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UNIVERSIDAD DE VALPARAISO - Valparaíso (Chile) FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE CONSTRUCCION CIVIL INGENIERIA EN CONSTRUCCION Puentes y Túneles (ICN-516)

“PUENTES MECANOS”

Integrantes: Asignatura: Puentes y Túneles (ICN-516) Profesor: Fernando Salas Fecha: Julio 30 de 2018

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DESCRIPCIÓN DEL TEMA

Desde los tiempos más remotos, el hombre ha buscado con ingenio salvar los obstáculos que la naturaleza le imponía para desplazarse en busca de alimentos y abrigo. Los primeros puentes se realizaron con elementos naturales simples, como dejar caer un tronco sobre un arroyo o unas piedras dispuestas en un río. Con el tiempo supieron crear cuerdas que permitían unir los distintos elementos del puente. Estas cuerdas también sirvieron para crear primitivos puentes de cuerdas atados a los lados que se querían cruzar. En cierta manera así nacieron los puentes colgantes. La historia de los puentes, es también la historia de la ingeniería estructural. El problema de pasar un vano construyendo una estructura fija se ha repetido a lo largo del tiempo con distintas soluciones. Según se fue avanzando en el conocimiento de los materiales y la forma en que estos resisten y se fracturan hizo que se construyeran cada vez puentes más altos, con mayor vano y con un menor uso de materiales. La madera quizás fuese el primer material usado, después la piedra y el ladrillo, que dieron paso al acero y al hormigón en el siglo XIX. Con el perfeccionamiento de la soldadura del acero, así como de los pernos de alta resistencia, se ha podido desarrollar igualmente las estructuras metálicas modernas y entre ellas las de los puentes tipo mecano prefabricados tradicionalmente conocidos como puentes Bailey, Mabey, Acrow. Los puentes prefabricados de los tipos mencionados están constituidos por estructuras reticuladas, modulares, portátiles, con base en aceros de alta resistencia, con una dimensión estándar denominada módulo o panel, la cual permite construir puentes de gran magnitud. En nuestro país, a fines de los años setenta, la Dirección de Vialidad adquiere los primeros puentes modulares metálicos (tipo mecano), destinados a recuperar en plazos bastante breves, la conectividad afectada por desastres naturales. Hasta entonces, reponer tránsito podía significar varios meses. Los puentes modulares, diseñados para ensamblarse en tiempos extremadamente cortos, y capaces de soportar cargas superiores a las 45 toneladas, son estructuras

metálicas de fácil manejo y transporte, conformados por elementos que se unen entre sí mediante pasadores y pernos. Características que le permiten ser instalados en lugares de difícil acceso, como también en zonas rurales y urbanas, facilitando el desarrollo económico a través de importantes mejoras en las infraestructuras, y restablecimiento el acceso a los servicios básicos y la conectividad en zonas afectadas por desastres naturales. Con elementos fabricados en base a aceros estructurales concebidos bajo las normas más rigurosas del mercado internacional, los puentes modulares pueden alcanzar luces de hasta 60 metros sin precisar de pilares intermedios, y llegar a más de 100 metros aplicándoles algunos refuerzos y un pilar central que sirva de soporte. De esa manera, todos sus componentes son capaces de satisfacer las especificaciones técnicas de los manuales y normas para el diseño y construcción de estas estructuras, como la AASHTO y el Manual de carreteras. Es decir, son diseñados y construidos en base a las mismas normas y exigencias de los puentes de hormigón. Lo que garantiza su eficiencia y vida útil durante su tiempo de servicio, que en este caso también pueden ser temporales y definitivos. Entonces si este tipo de puentes se diseñan bajo las normas y tienen las mismas capacidades de carga, ¿Cuáles son sus características o ventajas? La tecnología de puentes modulares ya lleva varios años usándose como alternativa para mejorar la conectividad y dar solución al aislamiento presente en ciertas comunidades de América Latina: es de suma importancia para los ingenieros y diseñadores, tener claridad acerca de las ventajas de usar esta alternativa frente a las tradicionales de hormigón, madera o compuesta. Las principales características de los puentes modulares de acero son: 

Es posible conseguir luces libres más largas que con vigas tradicionales de hormigón; típicamente la luz máxima libre con vigas pretensadas o postensadas de hormigón es de 40 o 45 metros con lo que si se requiere hacer un puente de luz mayor a ésta, habrá que construir una cepa o pilar

intermedio, lo que no siempre es posible ya sea por la intervención que se debe hacer en el lecho del río o bien por la profundidad de la quebrada. Con puentes modulares de acero se puede conseguir luces libres de 60 metros para carga estándar de carreteras, usando puentes estructurales con paneles y de 90 metros para puentes modulares de enrejado tipo Delta. 

Los puentes tipo modular son mucho más rápido de instalar que los puentes tradicionales de hormigón, ya que todos los componentes vienen prediseñados sin que haya que realizar labores propias de construcción en sitio para lo que es la súper estructura. Recordemos también que se puede dar tránsito en forma inmediata, ya que al contrario de lo que ocurre con el hormigón, no hay que esperar a que alcance la resistencia requerida. existen varios ejemplos de puentes de 20, 30 o 40 metros que se han montado en menos de una semana.

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Los componentes de los puentes modulares son intercambiables, por lo que se consigue que un mismo stock de puente puede servir para armar diferentes configuraciones de luz libre y capacidad resistente. Si lo comparamos con las alternativas tradicionales, los largos de viga son fijos por lo que existen limitaciones en el uso de estas.

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Los mismos componentes permiten diseños ya sea para cargas estándar de carreteras como para cargas especiales, ya sea que el puente se diseñe para el paso de maquinaria minera, componentes de generadores eléctricas, equipos de sondaje, etc.

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Los puentes modulares se diseñan para que sean transportables en conteiner, siendo mucho más fácil su transporte que la alternativa tradicional, esto es específicamente importante cuando se trata de construir en regiones alejadas y aisladas o con muchos accidentes geográficos.

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La mano de obra que se requiere para el montaje de puentes modulares es menos especializada que la que se requeriría para construir un puente tradicional, ya que las actividades se reducen al ensamblaje de partes de acero mediante pernos o pasadores. Esto es especialmente importante cuando en ciertas zonas muy remotas no existe mano de obra con calificación apropiada.

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Los puentes modulares se pueden diseñar tanto para uso permanente como temporal, esto último permite que el puente se pueda desmontar y reutilizar en otra ubicación lo que no se puede hacer con la alternativa en hormigón.

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El diseño estándar reduce el tiempo y costo asociado a la consultoría de diseño ya que las configuraciones de puente ya han sido estudiadas y modeladas con lo que se conoce su comportamiento ante las diferentes cargas que pueda enfrentar la estructura.

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Dado que el peso de la estructura de acero modular es mucho más liviano que el tradicional de hormigón, el diseño de los estribos requeridos así como eventuales pilares intermedios resultan más económicos al tener menos carga sobre ellos.

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Los elementos de los puentes modulares son fabricados en planta en ambientes controlados por lo que el control de calidad de fabricación es muy superior al que se consigue en una construcción in situ con hormigón, y el eventual uso de soldadura en campo. Todos los componentes de los puentes modulares son a la vista con la que se consigue que la inspección y eventual mantenimiento de partes sea mucho más fácil y expedito que las estructuras tradicionales de hormigón armado.

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Adicionalmente es necesario recordar a los diseñadores e ingenieros que un buen diseño costo efectivo con puentes modulares debe excluir los arriostramientos superiores por sobre la calzada ya que en variadas oportunidades circulan vehículos o maquinaria cuya altura excede la estándar además de incluir defensas laterales que protegen la estructura del puente ante posibles impactos de vehículos y finalmente incluir restrictores o anclajes sísmicos que protegen la estructura ante terremotos frecuentes en la mayor parte de nuestro país.

En resumen, los puentes modulares presentan variadas ventajas de diseño, construcción y montaje que lo hacen ideal para aplicaciones rurales, cargas especiales y donde se requiera rapidez en su construcción o bien su instalación en sitios apartados.

Descripción del Procedimiento Constructivo (texto más ilustraciones).

Los sistemas de puentes mecanos MABEY, son líderes en el mundo, fabricados con un alto estándar de precisión, asegurándose que productos de calidad lleguen a nuestros clientes. Estos sistemas de puentes pueden ser suministrados de forma inmediata ante una catástrofe, pero a la vez existen sistemas que pueden ser utilizados como puentes definitivos.

Sistema Compact El sistema Modular Compact, es el sistema más utilizado en todo el mundo, el cual ha sido desarrollado para permitir la construcción de una extensa variedad de luces, anchura de calzadas y cargas. Su fácil transporte e instalación sin la necesidad de mano de obra calificada lo convierte en uno de los mejores sistemas alrededor del mundo.

Características principales del sistema compact: -

Diseño modular prediseñado por los ingenieros de MABEY Luces sin soporte de hasta 61m Una o dos vías de trafico Satisface las normas internacionales de carga Mínimo personal requerido para el montaje Fácil transporte Rápido y fácil de montar Puede ser montado a mano

El sistema compact se caracteriza por su simplicidad y su pequeño número de elementos utilizados. Se ofrecen alternativas que abarcan tableros de acero, superficie antideslizante, rampas y equipos de conexión de luminarias.

LANZAMIENTO Antes del comienzo, se estudiará la información que se facilita sobre el lanzamiento y el montaje (bien sea en dibujos o en cuadros), junto con la información siguiente de principio a fin. Cerciorarse de que se comprenden todos los puntos. Disponer los rodillos en cuanto a alineación y nivel. Cerciorarse de que la dimensión entre los rodillos de lanzamiento y de atenizaje seaconecta, y que todos los rodillos sean del tipo y cantidad correctos en cada posición (rodillos sencillos, rodillos basculantes o montajes de viga de balance). Marcar la línea central del puente en ambos estribos y a lo largo de la zona de construcción. Comprobar esto coq frécuencia durante el montaje, en especial al construir los primeros tramos y tras cada movirniento de la estructura. Decidir la posición de los eslabones de nariz de lanzamiento y el método que se utilizará para montarlos. Decidir la posición del perno de caída de la na¡iz (sólo aplicable para puentes de reforzados de cordones). Construir la nariz de lanzamiento, el puente y el tramo üasero, si se requiere, tramo por fiamo, consultando las páginas siguientes para cadatipo de construcción. Prestar atención especial al hecho de que algunos tramos del puente pueden no ser consfruidos, para el lanzamiento' en su configuraciórr fural' Por ejemplo, inicialmente se pueden montar más o menos refuerzos de cordones o arriosfiamientos. Calcular cuántos tramos del puente deberrán llevar tableros montados y cuántos no cuando se bote el puente. Decidir cuanto contrapeso deberá montarse y en qué tramos del puente para el lanzamiento. Lanarizy el puente se pueden construir completos en lamargen desde la que se realiza el lanzamiento antes de efectuar éste para salvar la distancia. Sin embargo, un procedimiento que se adopta con frecuencia consiste en construir varios tramos, tuego desplazarlos hacia adelante un poco, construir más tramos y desplazar la estructura un poco más, etc. Este método tiene tres ventajas, a saber: la superficie para la construcción es más pequeña, el montaje se puede realizar más cerca de las existencias de componentes y, por último, se precísan menos rodillos para el lanzamiento. Cuando se emplee este método de montaje, es esencial no dejar que la estructura parcialmente montada caiga en la separación. Cuando se desplace la estructura hacia adelante, nunca se permitirá quÁ el centro de gravedad de la porción montada se acerque más de la distancia de un panel a los rodillos para el lanzamiento. Al construir una estructura sobre rodillos, es importante que no se mueva

accidentalmente. Un método idóneo para impedir el movimiento sobre un plano de lanzamiento a nivel consiste en pasÍr estacas por los cordones de paneles inferiores hasta que entren en las cajas de los rodillos. Antes de mover la estructura, situar a un hombre en todas las posiciones de los rodillos para que cada uno se encargue de vivgilar si existen algun indicio de que se agarrote un rodillo, si pierde estabilidad la empaquetadura bajo cualquier rodillo. En caso de que surja algún problema, la persona que lo observe se lo indicará de inmediato al supervisor, mediante una señal convenida de antemano, para que se interrumpa el movimiento de la estructura. Inmediatamente antes de mover la estructura, quitar todas las estacas de los rodillos y comprobar que no existen otras obstrucciones. Acto seguido avanzar lentamente la estructura hasta su nueva posición. Se podrá aplicar una fuerza de tracción o de empuje para que los puentes salven una distancia. Tratándose de puentes largos que tiendan a descentrarse, es preferible aplicar una fuerza de tracción. La fuerza que se precise para mover la estructura sobre un plano de lanzamiento a nivel Será aproximadamente una décima parte del peso de la estructura. La fuerza deberá aplicarse sobre la línea central de la estructura o simétricamente con respecto a tal línea, ya que de lo contrario la estructura se descentraría Proporcionar siempre un método que impida que la estructura sobrepase su nueva posición. Por ejemplo, podría atarse un cable a la estructura y luego pasarlo al redor de un árbol grande o conectarse a una maquina explanadora. Una vez finalizado el montaje, comprobar que todos los tableros y contrapesos se han colocado correctamente. Situar a un hombre en cada rodillo como antes, quitar las estacas y luego aplicar lenta y uniformemente una fuerza de tracción ( o de empuje) a la estructura para que salve la distancia hacia los rodillos de aterrizaje Verificar la alineación de los rodillos de aterrizaje en el momento en el que se acerca la nariz ya que quizás sea necesario interrumpir el lanzamiento para ajustar la posición, o el nivel, de dichos rodillos. Es posible desplazar lateralmente un poco el extremo de la nariz empujado o tirando de él hacia un lado. Se puede conseguir mayor movimiento en el momento en el que la estructura se acerca al punto de equilibrio sobre los rodillos de lanzamiento, pero esto deberá llevarse a cabo con gran cuidado. Los rodillos de aterrizaje han de ajustarse en la Altura si la nariz queda demasiado baja y no pasa por encima de ellos, o si la nariz queda demasiado alta de forma que cuando se alcance el punto de equilibrio descienda con demasiado impacto sobre ellos. Una vez ajustados los rodillos de aterrizaje, si fuera necesario, continuar con el lanzamiento hasta la sección del Puente quede correctamente alineada sobre sus posiciones de apoyo.

No retirar ningún tramo nariz hasta que el Puente quede correctamente alineado a menos que el esquema del lanzamiento lo permita específicamente Elevar con gatos de levantamiento la parte trasera del Puente, retirar los rodillos de lanzamiento y descender el Puente hasta sus apoyos. Quitar la nariz de la parte delantera a larga distancia, será preciso realizar la elevación con gatos de levantamiento en etapas. Elevarlo primero en la parte posterior, luego al frente y atrás alternativamente hasta completar la operación. Cerciorarse de que en cada etapa de elevación gatos de levantamiento la pendiente longitudinal del puente no exceda un gradiente de 1 en 100 Nunca soportar ambos extremos del puente sobre gatos de levantamiento al mismo tiempo. Levantar bajo ambas armaduras, en un extremo del puente, simultáneamente para evitar las pendientes transversales que pudiera dar lugar a su inestabilidad Cuando se haya finalizado la elevación con gatos de levantamiento, colocad el resto de tableros y colocar de nuevo cualquier componente que haya sido utilizado en distintas posiciones para el lanzamiento en las posiciones que se requieran cuando este en servicio Una de las características de este sistema de puentes es su instalación, estos pueden ser lanzados convencionalmente desde una ribera a otra sin la necesidad de un soporte intermedio. Una nariz de lanzamiento es ensamblada con los componentes del puente y luego unida al frente del puente, luego todo el montaje puede ser apoyado y rodado en los rodillos. Una vez al otro lado, la nariz es removida y el puente puede ser colocado en posición sobre sus apoyos.

Posibles fallas o errores en los Métodos Constructivos usados en construcción. Tratar de lograr No contar con una superficie plana puede generar dificultades. Es posible realizar en pendiente teniendo especial cuidado con las fuerzas ejercidas al tirar. Fijación de los pernos antes de del montaje del siguiente tramo podrá causar inconvenientes debido a la falta de flexibilidad en la estructura La no fijación de pernos en más de tres tramos causara problemas de alineación en la estructura La no fijación de pernos antes del lanzamiento causara daños severos en la configuración del puente. La falta de movimiento en los rodillos podrá causar daños en modulación del

sistema, debido a la mayor fuerza de tracción para su deslizamiento.

SISTEMA DELTA

El puente MABEY DELTA es utilizado para construir un paso permanente y eficaz,

es completamente prefabricado y debidamente probado con un armazón modular con luces de 36 a 81m. El puente pude soportar una variedad de cargas y puede configurarse para anchuras de calzada de 4m para puentes de un solo carril o 15m para puentes de 4 carriles.

El puente MABEY DELTA se construye rápidamente y con el mínimo de supervisión. El sistema es de una superestructura ligera que requiere un mínimo de trabajo en la infraestructura, ya que se basa en diseños de cimentación rápidos y de bajo costo.

Los puentes DELTA están diseñados para tener una cantidad mínima de conexiones para poder ser construido rápidamente.

SISTEMA UNIVERSAL

Los sistemas de puentes Universal son el hermano mayor del sistema compact 200. El sistema robusto es un diseño que provee una combinación de fuerza y versatilidad. Es una solución perfecta para grandes autopistas. El sistema de puentes Universal puede proveer acceso al tráfico pesado de construcción.

CARACTERISTICAS DE SISTEMA UNIVERSAL

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Puede ser diseñado para una, dos o tres vías de tránsito. Luces sin soportes de hasta 81m. Cumple con las normas internacionales de carga. Soporta cargas de hasta 60 Toneladas por eje, AASHTO H-25.

Este Link explica más detalles sobre los puentes maybe y sus variedades https://www.mabey.com/__data/assets/pdf_file/0018/8307/Puentes-Uniendo-AlMundo.pdf