CONSIDERACIONES GENERALES 1. DEFINICIN Un puente es una obra que se construye para salvar un obstculo dando as continuidad a una va. Suele sustentar un camino, una carretera o una va frrea, pero tambin puede transportar tuberas y lneas de distribucin de energa.

Los puentes que soportan un canal o conductos de agua se llaman acueductos. Aquellos construidos sobre terreno seco o en un valle, viaductos. Los que cruzan autopistas y vas de tren se llaman pasos elevados. Constan fundamentalmente de dos partes:

a) La superestructura conformada por: tablero que soporta directamente las cargas; vigas, armaduras, cables, bvedas, arcos, quienes transmiten las cargas del tablero a los apoyos.

b) La infraestructura conformada por: pilares (apoyos centrales); estribos (apoyos extremos) que soportan directamente la superestructura; y cimientos, encargados de transmitir al terreno los esfuerzos.

CLASIFICACIN los puentes podemos clasificarlos: a) Segn su funcin:

Peatonales

crrozables

Ferroviarios b) Por los materiales de construccin

Madera

Mampostera

Acero Estructural

Seccin Compuesta

Concreto Armado

Concreto Presforzado c) Por el tipo de estructura

Simplemente apoyados

Continuos

Simples de tramos mltiples

Cantilver (brazos voladizos)

En ArcoCD

Atirantado (utilizan cables rectos que atirantan el tablero)

Colgantes

Levadizos (basculantes)

Pontones

Puente continuo simplemente apoyado

Puente simplemente apoyado

Puente Levadizos

Puente cantilver

PUENTE COLGANTE

PUENTE ATIRANTADO

PUENTE LOSA

Eleccin del Tipo de Puente

La eleccin del tipo del puente a proyectar para un determinado lugar, es

un proceso en el que intervienen distintas variables, sin embargo el aspecto

Eleccin del Tipo de Puente

Dependiendo de las

condiciones

particulares del pas

y de la zona en que

se va a construir el

Puente

(disponibilidad de

equipamiento, de

materiales, mano de

obra y de personal

tcnico, adems del

correspondiente

marco legal y los

costos) estos

criterios generales

pueden sufrir

variaciones.

VISTA LONGITUDINAL

UBICACIN Y ELECCIN DEL TIPO DE PUENTE Los puentes son obras que requieren para su proyecto definitivo estudiar los siguientes aspectos: a. Localizacin de la estructura o ubicacin en cuanto a sitio, alineamiento, pendiente y rasante. b. Tipo de puente que resulte ms adecuado para el sitio escogido, teniendo en cuenta su esttica, economa, seguridad y funcionalidad. c. Forma geomtrica y dimensiones, analizando sus accesos, superestructura, infraestructura, cauce de la corriente y fundaciones. d. Obras complementarias tales como: barandas, drenaje de la calzada y de los accesos, proteccin de las mrgenes y rectificacin del cauce, si fuera necesario forestacin de taludes e iluminacin. e. En caso de obras especiales conviene recomendar sistemas constructivos, equipos, etapas de construccin y todo aquello que se considere necesario para la buena ejecucin y estabilidad de la obra.

ESTUDIOS BSICOS DE INGENIERA PARA EL DISEO DE PUENTES a. Estudios topogrficos Posibilitan la definicin precisa de la ubicacin y dimensiones de los elementos estructurales, as como informacin bsica para los otros estudios. b. Estudios de hidrologa e hidrulicos Establecen las caractersticas hidrolgicas de los regmenes de avenidas mximas y extraordinarias y los factores hidrulicos que conllevan a una real apreciacin del comportamiento hidrulico del ro.

c. Estudios geolgicos y geotcnicos Establecen las caractersticas geolgicas, tanto locales como generales de las diferentes formaciones geolgicas que se encuentran, identificando tanto su distribucin como sus caractersticas geotcnicas correspondientes. d. Estudios de riesgo ssmico Tienen como finalidad determinar los espectros de diseo que definen las componentes horizontal y vertical del sismo a nivel de la cota de cimentacin. e. Estudios de impacto ambiental Identifican el problema ambiental, para disear proyectos con mejoras ambientales y evitar, atenuar o compensar los impactos adversos. f. Estudios de trfico Cuando la magnitud de la obra lo requiera, ser necesario efectuar los estudios de trfico correspondiente a volumen y clasificacin de trnsito en puntos establecidos, para determinar las caractersticas de la infraestructura vial y la superestructura del puente. g. Estudios complementarios Son estudios complementarios a los estudios bsicos como: instalaciones elctricas, instalaciones sanitarias, sealizacin, coordinacin con terceros y cualquier otro que sea necesario al proyecto.

h. Estudios de trazo y diseo vial de los accesos Definen las caractersticas geomtricas y tcnicas del tramo de carretera que enlaza el puente en su nueva ubicacin con la carretera existente. i. Estudio de alternativas a nivel de anteproyecto Propuesta de diversas soluciones tcnicamente factibles, para luego de una evaluacin tcnica-econmica, elegir la solucin ms conveniente

SECCIN TRANSVERSAL El ancho de la seccin transversal de un puente no ser menor que el ancho del acceso, y podr contener: vas de trfico, vas de seguridad (bermas), veredas, ciclo va, barreras y barandas, elementos de drenaje.

Puente Viga Losa

Ancho de va (calzada) Siempre que sea posible, los puentes se deben construir de manera de poder acomodar el carril de diseo estndar y las bermas adecuadas. El nmero de carriles de diseo se determina tomando la parte entera de la relacin w/3.6, siendo w el ancho libre de calzada (m). Los anchos de calzada entre 6.00 y 7.20 m tendrn dos carriles de diseo, cada uno de ellos de ancho igual a la mitad del ancho de calzada. c. Bermas Una berma es la porcin contigua al carril que sirve de apoyo a los vehculos que se estacionan por emergencias. Su ancho vara desde un mnimo de 0.60 m en carreteras rurales menores, siendo preferible 1.8 a 2.4 m, hasta al menos 3.0 m, y preferentemente 3.6 m, en carreteras mayores. Sin embargo debe tenerse en cuenta que anchos superiores a 3.0 m predisponen a su uso no autorizado como va de trfico. d. Veredas Utilizadas con fines de flujo peatonal o mantenimiento. Estn separadas de la calzada adyacente mediante un cordn barrera, una barrera (baranda para trfico vehicular) o una baranda combinada. El ancho mnimo de las veredas es 0.75 m.

Cordn barrera Tiene entre otros propsitos el control del drenaje y delinear el borde de la va de trfico. Su altura vara en el rango de 15 a 20 cm, y no son adecuados para prevenir que un vehculo deje el carril. f. Barandas Se instalan a lo largo del borde de las estructuras de puente cuando existen pases peatonales, o en puentes peatonales, para proteccin de los usuarios. La altura de las barandas ser no menor que 1.10 m, en ciclo vas ser no menor que 1.40 m. Una baranda puede ser diseada para usos mltiples (caso de barandas combinadas para peatones y vehculos) y resistir al choque con o sin la acera. Sin embargo su uso se debe limitar a carreteras donde la velocidad mxima permitida es 70 km/h. Para velocidades mayores o iguales a 80 km/h, para

proteger a los peatones es preferible utilizar una barrera.

Pavimento Puede ser rgido o flexible y se dispone en la superficie superior del puente y accesos. El espesor del pavimento se define en

funcin al trfico esperado en la va. i. Losas de Transicin (aproximacin) Son losas de transicin con la va o carretera, apoyadas en el terrapln de acceso. Se disean con un espesor mnimo de 0.20 m.

j. Drenaje La pendiente de drenaje longitudinal debe ser la mayor posible, recomendndose un mnimo de 0.5%. La pendiente de drenaje transversal mnima es de 2% para las superficies de rodadura. En caso de rasante horizontal, se utilizan tambin tubos, de dimetro suficiente y nmero adecuado. Son tpicos drenes de material

anticorrosivo, 0.10 m cada 0.40 m, sobresaliendo debajo de la losa 0.05

m como mnimo. El agua drenada no debe caer sobre las partes de la estructura.

. Glibos Los glibos horizontal y vertical para puentes urbanos sern el ancho y la altura necesarios para el paso del trfico vehicular. El glibo vertical no ser menor que 5.00 m. En zonas rurales, el glibo vertical sobre autopistas principales ser al menos de 5.50 m.

JUNTAS DE DILATACIN Para permitir la expansin o la contraccin de la estructura por efecto de los cambios de temperatura, se colocan juntas en sus extremos y otras secciones intermedias en que se requieran. Las juntas deben sellarse con materiales flexibles, capaces de tomar las expansiones y contracciones que se produzcan y ser impermeables.

45.00

45.00

0.200

DETALLE JUNTA DILATACION

ESTRIBO

0.200

LOSA (Tablero)

0.1500.100

ESCALA 1/25

ANCLAJES

1/2" @ 0.25

2L6"x6"x1/2"X3.60m

2" 2"

ASFALTO

9"x 1/2" x3.60m

6"

2"1"

CARGAS EDE DISEO Carga HL-93: 1.-Camin de diseo

La distancia entre los dos ejes ms pesados se toma como aquella que, estando entre los lmites de

4.30m y 9.00m.,

resulta en los mayores efectos.

2.-Tandem de diseo:

3.-Carga de carril de diseo:

Presencia de Mltiples Sobrecargas (Art. 3.6.1.1.2) La solicitacin extrema correspondiente a sobrecargas se determinar considerando las posibles combinaciones de carriles cargados, multiplicando por un factor de presencia mltiple. No es aplicable al estado lmite de fatiga

TABLA 3.6.1.1.2-1 FACTOR DE PRESENCIA MLTIPLE Nmero de carriles Factor de presencia

cargados mltiple, m 1 1.20 2 1.00 3 0.85 >3 0.65

Para el estado de Fatiga, se utiliza un camin de diseo, y las solicitaciones de los Art. 4.6.2.2 y 4.6.2.3 se debern dividir por 1.20

Incremento por Carga Dinmica: IM (Art. 3.6.2) Los efectos estticos del camin o tndem de diseo, a excepcin de las fuerzas centrfugas y de frenado, se debern mayorar en los siguientes porcentajes:

Tabla 3.6.2.1-1 Incremento por Carga Dinmica, IM Componente IM Juntas del tablero Todos los Estados Lmites 75% Todos los dems componentes Estado Lmite de fatiga y fractura 15% Todos los dems Estados Lmites 33% Nota.- No se aplica a cargas peatonales ni a cargas de carril de diseo.

FUERZA DE FRENADO: BR (Art. 3.6.4) Se toma como el mayor valor de:

25 % de los pesos por eje del camin o tndem de diseo

5 % del camin o tndem de diseo ms la carga de carril La fuerza de frenado se debe ubicar en todos los carriles de diseo que se consideren cargados y que transporten trfico en la misma direccin. Se aplicarn los factores de presencia mltiple. Se asumir que estas fuerzas actan horizontalmente a una distancia de 1.80 m sobre la superficie de la calzada.

CARGA SOBRE VEREDAS, BARANDAS Y SARDINELES Sobrecargas en Veredas (Art. 3.6.1.6) Se deber aplicar una carga peatonal de 367 kg/m2 en todas las aceras de ms de 0.60m de ancho, y esta carga se deber considerar simultneamente con la sobrecarga vehicular de diseo. Cuando la condicin de carga incluya cargas peatonales combinadas con uno o ms carriles con sobrecarga vehicular, las cargas peatonales se pueden considerar como un carril cargado (Art. 3.6.1.1.2). Los puentes peatonales se disearn para una sobrecarga de 418 kg/m2.

El Manual de Diseo de Puentes Per (Art. 2.4.3.7), seala al respecto que los puentes para uso peatonal y para el trfico de bicicletas se disean para una carga viva de 510 kg/m. As mismo, refiere:

Fuerzas sobre Sardineles (Art. 2.4.3.6.2) Los sardineles se disearn para resistir una fuerza lateral no menor que 760 kg por metro de sardinel, aplicada en el tope del sardinel o a una elevacin de 0.25 m sobre el tablero si el sardinel tuviera mayor altura. Fuerza sobre Barandas (Art. 2.4.3.6.3) PL-1 Primer nivel de importancia Usado en estructuras cortas y de bajo nivel sobre puentes rurales y reas donde el nmero de vehculos pesados es pequeo y las velocidades son reducidas. PL-2 Segundo nivel de importancia Usado en estructuras grandes y velocidades importantes en puentes urbanos y en reas donde hay variedad de vehculos pesados y las velocidades son las mximas tolerables. PL-3 Tercer nivel de importancia Usado para autopistas con radios de curvatura reducidos, pendientes variables fuertes, un volumen alto de vehculos pesados y con velocidades mximas tolerables. Justificacin especfica de este tipo de lugar ser hecho para usar este nivel de importancia.

FACTORES DE CARGA Y COMBINACIONES DE CARGAS (Art. 3.4) La solicitacin mayorada total se tomar como:

Q i Qi ----------------(3.4.1-1)

i = modificador de las cargas

Qi = solicitacin

= factor de carga

Estados Lmites: RESISTENCIA I Combinacin bsica de cargas que representa el uso vehicular normal del puente, sin viento.

RESISTENCIA II Combinacin de cargas que representa el uso del puente por parte de vehculos de diseo especiales especificados por el propietario, vehculos de circulacin restringida, o ambos, sin viento.

RESISTENCIA III Combinacin de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 km/h.

RESISTENCIA IV Combinacin de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas.

RESISTENCIA V Combinacin de cargas que representa el uso del puente por parte de vehculos normales con una velocidad del viento de 90 km/h.

EVENTO EXTREMO I Combinacin de cargas que incluye sismos.

EVENTO EXTREMO II Combinacin de cargas que incluye carga de hielo, colisin de embarcaciones y vehculos, y ciertos eventos hidrulicos con una sobrecarga reducida diferente a la que forma parte de la carga de colisin de vehculos, CT.

SERVICIO I Combinacin de cargas que representa la operacin normal del puente con un viento de 90 km/h, tomando todas las cargas a sus valores normales.

SERVICIO II Combinacin de cargas cuya intencin es controlar la fluencia de las estructuras de acero y el resbalamiento que provoca la sobrecarga vehicular en las conexiones de resbalamiento crtico.

SERVICIO III Combinacin de cargas relacionada exclusivamente con la traccin en superestructuras de hormign pretensado, cuyo objetivo es controlar la fisuracin.

SERVICIO IV Combinacin de cargas relacionada exclusivamente con la traccin en subestructuras de hormign pretensado, cuyo objetivo es controlar la fisuracin.

FATIGA Combinacin de cargas de fatiga y fractura que se relacionan con la sobrecarga gravitatoria vehicular respectiva y las respuestas dinmicas bajo un nico camin de diseo. El Diseo por Factores de Carga y Resistencia (LRFD) requiere satisfacer la siguiente ecuacin: Factores de Carga y Resistencia (LRFD) requiere satisfacer la siguiente ecuacin:

iQi _ Rn = Rr

Para cargas para las cuales un valor mximo de i es apropiado:

= D R I 0.95

Para cargas para las cuales un valor mnimo de i es apropiado:

DRI) 1

siendo:

i = factor de carga

= factor de resistencia

= factor de modificacin de las cargas

D = factor relacionado con la ductilidad

R = factor relacionado con la redundancia

I = factor relacionado con la importancia operativa Qi = solicitacin Rn = resistencia nominal

Rr = resistencia mayorada = Rn

PARA EL CALCULO:

Resistencia I: U = n[1.25DC+1.50DW+1.75(LL+IM)] Servicio I: U = n[1.0DC+1.0DW+1.0(LL+IM)] Fatiga: U = n[0.75(LL+IM)]

Para el Estado Lmite de Resistencia I, con n= nDnRnI=1:

Mu = [1.25 MDC + 1.50 MDW + 1.75 M(LL+IM)] (Tabla 3.4.1-1)

Donde:

DC= Peso propio de los componentes estructurales y accesorios no Estructurales DW= Peso propio de las superficies de rodamiento e instalaciones para servicios Pblicos

Mu = [1.25 Mpp + 1.50 Mrodamiento + 1.75 M(s/c+IM)]