Parte I.- Tipología de Los Puentes

Temas Selectos de Ingeniería Estructural; Ing. Juan Alberto Ponce Galindo 1

Capítulo I- Introducción

[I.- Tipología de los Puentes]

Contenido

Contenido

I.1.- Definición ................................................................................................................................... 3

I.1.1.- Definición de Puente de acuerdo a la SCT ........................................................................... 4

I.1.2.- Definición de Viaducto de acuerdo a la SCT ....................................................................... 4

I.2.- Reseña Histórica de los Puentes ................................................................................................ 5

I.3.- Normas Aplicables al Diseño de Puentes ................................................................................. 13

I.4.- Clasificación de los Puentes ...................................................................................................... 15

I.4.1.- Clasificación por el tipo de material ................................................................................... 15

I.4.2.- Clasificación por su estructuración .................................................................................... 16

I.4.3.- Clasificación por su alineamiento ..................................................................................... 24

I.4.4.- Clasificación por su comportamiento estático ................................................................. 26

I.4.5.- Clasificación por el servicio que presta de acuerdo a la normativa de la SCT............... 28

I.5.- Filosofía del Diseño de Puentes ............................................................................................... 33

Mi suerte, mi gran suerte, ha sido el ser asediado, desde niño, por una vocación

vehemente. He amado este arte de la construcción que he concebido, tal y

como hicieron mis ancestros artesanos, como modo de reducir al mínimo el

trabajo humano necesario para lograr un objetivo útil.

Nací constructor. Era para mí tanto una necesidad ineludible como una fuente

inagotable de felicidad imponer al material en bruto esas formas y estructuras

que surgían de mi imaginación.

Eugène Freyssinet


Capítulo I- Tipología de los Puentes



I.1.- Definición

El puente es una estructura que salva un obstáculo, sea río, foso, barranco

o vía de comunicación natural o artificial, y que permite el paso de

peatones, animales o vehículos.

Todos los puentes se basan en modelos naturales, a los que, conforme la

tecnología ha ido avanzando, se han incorporado nuevas formas de

resolver los mismos problemas. A partir de un tronco derribado sobre un

cauce, una piedra desprendida de una ladera o una maraña de lianas y

enredaderas tendidas sobre un barranco, que desde siempre han servido

para salvar accidentes naturales, se ha montado una ciencia que es parte

importante de las aplicaciones de la ingeniería civil: el proyecto y

construcción de puentes.

Figura No.1.- Viaducto Millau, Francia



I.1.1.- Definición de Puente de acuerdo a la SCT

Estructura con longitud mayor de seis (6) metros, que se construye sobre corrientes

o cuerpos de agua y cuyas dimensiones quedan definidas por razones hidráulicas.

Figura No.2.- Puente sobre el Río Compostela, Nayarit, México.

I.1.2.- Definición de Viaducto de acuerdo a la SCT

Estructura que se construye sobre barrancas, zonas urbanas u otros obstáculos y

cuyas dimensiones quedan definidas por razones geométricas, dependiendo

principalmente de la rasante de la vialidad y del tipo de obstáculo que cruce.

Figura No.3.- Viaducto Bicentenario México, DF.



I.2.- Reseña Histórica de los Puentes

La construcción de puentes nace de la necesidad de facilitar la travesía a través

de desfiladeros, peñascos y ríos caudalosos. Se asocia al desarrollo de los pueblos

debido a la necesidad del transporte de mercancías y también en muchos casos

al transporte de soldados para la dominación de otros territorios.

El arte de construir puentes tiene su origen en la misma prehistoria. Puede decirse

que nace cuando un buen día se le ocurrió al hombre prehistórico derribar un

árbol en forma que, al caer, enlazara las dos riberas de una corriente sobre la que

deseaba establecer un vado. La genial ocurrencia le eximía de esperar a que la

caída casual de un árbol le proporcionara un puente fortuito. También utilizó el

hombre primitivo losas de piedra para salvar las corrientes de pequeña anchura

cuando no había árboles a mano.

Figura No.4.- Tronco utilizado como Puente para librar un río.



Los primeros puentes en el mundo antiguo se construyeron en madera, se tienen

documentos en los cuales Herodoto describe la construcción de un puente de

barcas para que pasaran los soldados del Rey Jerjes, así también en los tiempos

de Nabuconodosor se construyó un gran puente que atravesaba el río Éufrates

que unía las dos partes de Babilonia, con una longitud aproximada de 900m.

Los puentes de madera aunque son relativamente más fáciles de construir, sin

embargo tienen la desventaja de ser rápidamente degradables ante agentes

ambientales y por lo tanto son de corta duración.

Figura No.5.- Puente de Madera en Venecia, Italia.

Algunos puentes fueron arcos hechos con troncos o tablones, usando un soporte

simple y colocando vigas transversales. La mayoría de estos primeros puentes eran

pobremente construidos por lo cual no soportaban cargas pesadas

Es de importancia cultural anotar que en la América precolombina se

construyeron puentes para atravesar profundos cañones usando como material

lianas vegetales que unían maderos y eran capaces de soportar el peso de

caminantes enfilados. Hoy se les recuerda como puentes colgantes.



Figura No.6.- Puente Colgante sobre el Río Zongo, Bolivia.

Posteriormente a la madera se utilizó la roca como material para la construcción

de puentes, la cual tiene la desventaja de no resistir esfuerzos de tensión, por lo

que solo se pudo utilizar en estructuras que se comporten solo a compresión

como los arcos y las bóvedas.

Los puentes de piedra más antiguos fueron construidos por los egipcios en el

2500a.C., posterior a ello los romanos adoptaron las técnicas de los etruscos y

desarrollaron magníficos resultados, cabe resaltar que muchos de los puentes

hechos por los romanos han desafiado el paso del tiempo y han llegado hasta la

actualidad.

Los primeros puentes romanos fueron construidos en madera, como por ejemplo

el puente Sublicio, según cita de Horacio Coclite; sin embargo como se

menciono anteriormente, adoptaron el empleo de la piedra para la construcción

de puentes y refinaron la técnica, adoptando el mortero, las bóvedas y

mejorando el sistema de cimentación.



Figura No.7.- Puente Romano en la ciudad de Chaves, Portugal

Fueron los romanos los que refinaron la técnica para construir puentes en roca, la

cual se tallaba en adoquines que se disponían formando una dovela y entre

dovela y dovela se colocaban otros adoquines para formar la superficie de

transito.

Los romanos desarrollaron la cimentación bajo el agua mediante cajones de

madera de dobles paredes, llenos de concreto, o con gruesos bloques

paralelepipédicos. En los puentes de más de una arcada recurrían a estrechar las

vías de agua mediante pilotes muy gruesos o represas. Las columnas estaban

formadas por grandes bloques, que producían una disminución de la luz de los

claros, lo que era causa de hundimientos debido al aumento de la velocidad del

agua.

La luz de los arcos en general era inferior a 20 m, si bien destacan algunos sobre

esta distancia, como el puente de Alcántara (Cáceres, España), con 28,6m el

puente Augusto, en Narni (Italia), con 42 m; este último es el de mayor luz de los

conocidos.



A la caída del Imperio sufrió el arte un grave retroceso, que duró más de seis

siglos. Esto se debió a que los romanos hicieron sus puentes para salvar

obstáculos durante la expansión de su imperio, por lo cual el hombre medieval

ve en los ríos una defensa natural contra las invasiones. El puente era, por tanto,

un punto débil en el sistema defensivo feudal. Por tal motivo muchos puentes

fueron desmantelados y los pocos construidos estaban defendidos por

fortificaciones. A fines de la baja Edad Media renació la actividad constructiva,

principalmente merced a la labor de los Hermanos del Puente, rama benedictina.

Fue la iglesia la que se encargaría de guardar el conocimiento y proseguir la

construcción de puentes en roca para facilitar la peregrinación de unas regiones

a otras.

Durante la Edad Media el ritmo de construcción de puentes decreció de modo

ostensible y se limitó prácticamente a la reconstrucción de algunos puentes

romanos. La construcción era irregular y desproporcionada, con columnas

enormes y arcos generalmente desiguales. Muchos eran de arco único, con

escasa cuerda. Uno de los más atrevidos es el de Trezzo, sobre el río Adda, en

Italia, con un arco único de 72 m, construido en 1370. Cabe citar también de esta

época el de San Juan de la Abadesas (Cataluña, España), el de Aviñón, en el

Ródano, y el puente de las Gracias en Florencia.

La construcción de puentes no experimentó cambios sustanciales durante más

de 2000 años. La piedra y la madera eran utilizadas en tiempos napoleónicos de

manera similar a como lo fueron en época de Julio Cesar. Sin embargo fueron los

franceses los que realizando un estudio sistematizado de los arcos lograron

introducir cambios significativos en el diseño y en el proceso constructivo.

Con el paso del tiempo, se dio la tendencia a sustituir la madera, la mampostería

y la piedra por hierro fundido y es así como ya entrado el siglo XVIII en el año de

1775 en Inglaterra, se construye el primer puente metálico. Fue el avance en el

estudio de la resistencia de los materiales lo que permitió analizar y realizar los

cálculos de las estructuras metálicas.


Apuntes para la Clase de Puentes; Juan Alberto Ponce Galindo 10

Puede decirse que los puentes metálicos fueron construidos más racionalmente

que los de roca, es decir que conllevaban una concepción menos empírica y si

más analítica. En esos momentos ya se tiene un mejor conocimiento del

comportamiento de los elementos a fuerzas de tensión y flexión.

Con la Revolución industrial en el siglo XIX, los sistemas de celosía de hierro forjado

fueron desarrollados para puentes más grandes, pero el hierro no tenía la fuerza

elástica para soportar grandes cargas. Con la llegada del acero, que tiene un

alto límite elástico, fueron construidos puentes mucho más largos, muchos

utilizando las ideas de Gustave Eiffel.

En 1823 apareció un nuevo tipo de puente, proyectado por Marc Seguin: el

puente colgante, que conocería un formidable desarrollo. En 1833 acabó la

construcción del puente metálico de Brooklyn, en Nueva York, de 480 m de

longitud. En 1867 se construyó el primer puente de contrapeso, a través del Main,

en Alemania, proyectado por Heinreich Garber, con 127 m de longitud.

Figura No.8.- Puente Brooklyn (Colgante Metálico , Nueva York, USA.

http://es.wikipedia.org/wiki/Revoluci%C3%B3n_industrial

http://es.wikipedia.org/wiki/Siglo_XIX

http://es.wikipedia.org/wiki/Celos%C3%ADa_(estructura)

http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro_forjado

http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%ADmite_el%C3%A1stico


http://es.wikipedia.org/wiki/Acero


http://es.wikipedia.org/wiki/Gustave_Eiffel



Sin embargo, la aplicación de la teoría de la resistencia de los materiales fue

inicialmente aceptada con mucha desconfianza y por muy pocos constructores,

quienes le daban más importancia a la experiencia que a los cálculos.

Con lo avance en dicha teoría se construyeron los primeros puentes en concreto

reforzado de los cuales la mayoría se mantienen en pie y en servicio aún hoy en

día, siendo una expresión de la relación entre resistencia y adecuación de formas.

Vale destacar la belleza arquitectónica y la armonía estética que caracterizaron

estos primeros puentes de concreto.

Por otra parte, las estructuras en concreto preesforzado comienza a proponerse

en 1886 en Alemania, cuya inicial función fue la de evitar el agrietamiento en los

elementos. El refuerzo de preesfuerzo era tensado mediante poleas. Esta técnica

se emplea para superar la debilidad natural del concreto frente a esfuerzos de

tensión y fue patentada por Eugène Freyssinet en 1920. Cerca del 80% de todos

los puentes que se construyen en el mundo son de concreto pretensado.

Figura No.9.- Distribuidor Juan Pablo II, León Gto , México

http://es.wikipedia.org/wiki/Eug%C3%A8ne_Freyssinet



Así es como con la utilización del acero y el concreto es que ha sido posible la

construcción de puentes de diversas formas y grandes luces como los que se ven

en nuestro tiempo, gracias a la evolución de la técnica y a la inventiva de

grandes ingenieros, artistas y científicos de diversos campos del conocimiento.

Figura No.10.- Puente Octavio Frías en Sao Paulo, Brasil



I.3.- Normas Aplicables al Diseño de Puentes

En México, antes del año 2000 no existía una norma propia para el diseño de

puentes carreteros y se utilizaba como tal, una traducción al español de la norma

“AASHTO Standard Specifications for Highway Bridges”, la cual utiliza como

métodos de diseño de puentes, el método por factores de carga (LFD: Load

Factor Design) y el método de tensiones admisibles (ASD: Load Allowable Stress

Design). La traducción al Español de la AASHTO vigente en ese tiempo se

denominaba en México “Normas Técnicas para el Proyecto de Puentes

Carreteros” publicadas por la Secretaría de Comunicaciones y Transportes en

1984 en su última edición; por otra parte para las consideraciones de las cargas

actuantes en las estructuras por Sismo y Viento, se utilizaban los Manuales de

Diseño de Obras Civiles para Sismo y Viento emitidos por la Comisión Federal de

Electricidad de México.

La AASHTO a través de un subcomité en el año de 1986 debido a las más

recientes investigaciones detectó varias deficiencias en las normas Estándar y

emitió en que análisis de casos no era aplicable. Debido a ello la AASHTO

comenzó a revisar todas las disposiciones de la normativa y su actualización

correspondiente, para lograr tener una normativa a la altura de los avances

tecnológicos de nuestros tiempos.

En 1994, la AASHTO hace la publicación de manera paralela a la “AASHTO

Standard Specifications for Highway Bridges”, de la primer edición de las normas

“AASHTO LRFD Bridge Design Specifications”, usando una metodología de cálculo

más compleja denominada “Diseño por factores de carga y resistencia”, similar a

la de las normativas Europeas y Canadienses; la cual está basada en las

investigaciones más recientes en el comportamiento de puentes carreteros y que

corrige las deficiencias que presenta la norma AASHTO Standard. En el método

LRFD se lleva a cabo un análisis del dimensionamiento de las estructuras de tal

manera que no se exceda ningún estado límite.



La Secretaría de Comunicaciones y Transportes, emite en el año 1999 la

Normativa para la Infraestructura del Transporte (Normativa SCT), la cual tiene

como propósito orientar en la selección y aplicación de criterios, métodos y

procedimientos para la realización de los estudios y proyectos. Dentro de dicha

normativa se encuentra el libro PRY. PROYECTO, que un parte número 6, que

contienen los criterios para la ejecución de los proyectos de nuevos puentes y

estructuras similares. Así también dentro del libro en mención se encuentran los

capítulos para diseño pro Sismo y Viento que para el caso de Puentes en México,

vienen a sustituir la utilización de los Manuales para el Diseño de Obras Civiles de

la Comisión Federal de Electricidad.

Desde octubre del 2007, se usa oficialmente en los Estados Unidos de

Norteamérica la “AASHTO LRFD Bridge Design Specifications 4ta, Edición 2007”

sustituyendo a las Especificaciones Estándar de la AASHTO que son consideradas

obsoletas y para algunos casos erróneas. A la fecha de publicación de este libro

se cuenta como última versión de la normativa la “AASHTO LRFD Bridge Design

Specifications (5th Edition) with 2010 Interims”. Cabe mencionar que la normativa

LRFD de la AASHTO a la fecha no ha sido utilizada para el diseño de Puentes en

México.

Como se ha visto año con año se hacen nuevas investigaciones y experimentos

que abonan al desarrollo tecnológico y a la mejora de las normativas existentes,

por lo cual es de suma importancia realizar los análisis correspondientes que las

nuevas ediciones de las normativas para conocer las ventajas técnicas y

económicas de su aplicación en los tableros de puentes en México.



I.4.- Clasificación de los Puentes

Debido a la gran variedad de los puentes, son muchas las formas en que se

puede clasificar, siendo las más destacables las que se detallan a continuación

I.4.1.- Clasificación por el tipo de material

Como se describió anteriormente, a lo largo de la historia los puentes se han

construido utilizando cuatro materiales básicos:

a) Puentes de Madera

b) Puentes de Piedra

c) Puentes Metálicos

d) Puentes de Concreto

Estos materiales han tenido a lo largo de la historia una importancia decisiva en la

tipología de los puentes, debido a lo anterior se puede dividir la historia de los

puentes en dos periodos: el primero de ellos, los puentes de madera y piedra; y el

segundo periodo, los puentes de concreto y acero.

Sin embargo también se ha utilizado el ladrillo (elaborado de arcilla cocida) en

una muy baja proporción, principalmente en la subestructura; así como el

aluminio que se ha utilizado en la construcción de algunas partes de los puentes.

Desde hace años en la industria aeroespacial, aeronáutica y automotriz se usan

los Poliméros Reforzados con Fibras (FRP), sin embargo estos no han sido

adoptados en la construcción. Hace unos pocos años están empezando a ser

utilizados en los Estados Unidos para la reconstrucción y construcción de nuevos

puentes.



En la siguiente tabla se muestran los materiales utilizados a lo largo de la historia,

de acuerdo a su manera de absorber los esfuerzos presentados.

Tabla No.1.- Utilización de los materiales a través de la historia

Compresión Flexión Tensión

Prehistoria Arcilla Madera Cuerdas

Historia Clásica

Piedra

Madera

Madera

Zunchos metálicos

Siglo XIX Fundición del Acero Madera Cadenas de Hierro

Siglo XX,

primera mitad

Concreto simple

Acero laminado

Concreto reforzado

Acero laminado

Cables de Acero

Siglo XX,

segunda mitad

Concretos especiales

Acero laminado

Concreto presforzado

Acero laminado

Aleaciones ligeras

Cables de alta

resistencia

I.4.2.- Clasificación por su estructuración

De acuerdo al material con el que son construidos los puentes, estos se clasifican

en:

a) Puente en Arco

b) Puente Atirantado

c) Puente Colgante

d) Puente en Viga

e) Puente en Pórtico

f) Puente Flotante

g) Puente Móvil

h) Puente Transbordador



a) Puente en Arco

El arco es una estructura que resiste gracias a la forma que se le da. Mediante la

forma del arco se reparten las tensiones de manera que se producen

compresiones en todas las partes del arco. Del mismo modo es una estructura

que salva una luz determinada sometida a esfuerzos de compresión donde las

tensiones y flexiones se evitan o reducen al mínimo con lo que conseguimos que

materiales que no resistan tensiones puedan ser utilizables para la construcción de

esta tipología de estructuras.

Se transmiten unas reacciones horizontales a los apoyos y en consecuencia, el

terreno de cimentación debe ser capaz de resistir tales esfuerzos.

Figura No.11.- Puente en Arco de Alcántara en Cáceres, España (Tablero Superior)

Dado que generalmente la forma del arco no permite que ésta misma sea la

plataforma donde discurra el tráfico existen tres formas de colocar el tablero:

Puentes de Tablero Superior

Puentes de Tablero Intermedio

Puentes de Tablero Inferior



Figura No.12.- Puente las Américas, Panamá (Tablero Intermedio)

Figura No.13.- Puente Zwierzyniecki, Breslavia, Polonia (Tablero Inferior)



b) Puente Atirantado.

Sus elementos fundamentales son los tirantes que son cables rectos que atirantan

el tablero proporcionándole una serie de apoyos intermedios más o menos

rígidos. Además de los tirantes son necesarias las torres para elevar el anclaje fijo

de los tirantes de forma que introduzcan fuerzas verticales en el tablero para crear

pseudo-apoyos. También el tablero interviene en el esquema de éste tipo de

puentes puesto que los tirantes al ser inclinados introducen fuerzas horizontales

que se deben equilibrar a través de él.

Figura No.14.- Puente Atirantado Rio Antirio, Grecia

c) Puente Colgante.

Este tipo de puentes, así como los atirantados, presenta como característica

principal que sus estructuras se basan en el cable. Por ello los puentes de grandes

luces que se construyen en la actualidad son colgantes o atirantados.



La utilización del cable en este tipo de puentes se debe a tres razones

fundamentales: En primer lugar el cable es un elemento que trabaja

exclusivamente a tensión, se aprovecha al máximo su capacidad resistente

puesto que con los tratamientos actuales se logran elevadas resistencia y por su

gran flexibilidad puede deformarse transversalmente sin que aparezcan flexiones

y permite utilizar en toda la sección toda su capacidad de resistencia y en tercer

lugar el cable está formado por muchos hilos y cordones lo que permite hacer

cables de gran diámetro en puentes de grandes luces.

Figura No.15.- Puente Colgante 25 de Abril, Lisboa, Portugal

Por lo que se refiere a los puentes colgantes en concreto su estructura está

formada por los cables principales que se fijan en los extremos del vano a salvar y

tienen la flecha necesaria para soportar a través de un mecanismo de tracción

pura las cargas que actúan sobre él. Para evitar su gran deformabilidad se da

rigidez a flexión al tablero de manera que las cargas se reparten en una longitud

grande del cable.



d) Puente Viga.

Los puentes viga están constituidos por vigas como su propia denominación

indica, es decir, piezas rectas horizontales o cuasi-horizontales apoyadas en dos o

más puntos que soportan las cargas que actúan sobre ellas mediante su

capacidad para resistir flexiones. En efecto esta resistencia de las vigas viene

determinada por su peralte y el momento de inercia de sus secciones.

Figura No.16.- Viaducto 2 de Abril, Celaya, México.

e) Puente Portico.

El puente pórtico más que un tipo de estructura de puente con carácter propio es

una estructura intermedia entre el arco y la viga por lo que presenta

características propias de ambos. Tienen pilas y tablero igual que los puentes viga

pero éstos son solidarios, lo que da lugar a un mecanismo resistente complejo

porque en él interviene la resistencia a flexión de sus elementos. Al mismo tiempo

se produce un efecto pórtico debido a las reacciones horizontales que aparecen

en sus apoyos.



Figura No.17.- Puente en Pórtico en Sao Joao, Portugal.

f) Puentes flotantes

Los puentes flotantes se apoyan sobre flotadores que pueden tener diversos

tamaños. Consisten fundamentalmente en un tablero apoyado sobre una serie de

elementos flotantes que sirven para mantenerlo en una situación más o menos

fija. Estos elementos flotantes son muy variados tales como barcas, pontones

cerrados, etc.

Figura No.18.- Puente flotante Cumberland Pontoon, USA



g) Puentes móviles

Los puentes móviles son aquellos en que el tablero o parte de él es móvil con tal

de permitir el paso alternativo a dos tipos de tráfico muy diferente, generalmente

el terrestre y el marítimo. De este modo cuando están cerrados permiten el paso

de los vehículos rodados o ferrocarriles y cuando están abiertos permiten el paso

de los barcos. Los primeros puentes móviles aparecen en la Edad Media con una

función defensiva si bien actualmente se utilizan para la alternancia de tráficos.

Figura No.19.- Puente Móvil Albatros, Michoacán, México

h) Puentes Transbordadores

El trasbordador consiste en una viga fija situada a la altura requerida por el gálibo

de la cual se cuelga una plataforma móvil generalmente mediante cables que

transporta los vehículos de una orilla a la opuesta.



La siguiente tabla, muestra una referencia sobre el tipo de estructura a utilizar

dependiendo de la longitud del claro a librar.

Tabla No.2.- Eficiencia de Claros por tipo de Estructura

Tipo de Puente Claro (mts)

Losa Plana 6 a 10

Losa sobre vigas 12 a 55

Losa sobre viga de Acero hasta 60

Cajón Acero hasta 100

Armadura Acero hasta 120

Atirantado hasta 900

Colgante hasta 2000

I.4.3.- Clasificación por su alineamiento

a) Puentes en Tangente

Son aquellos en los cuales el alineamiento del puente forma un

ángulo de 90° con el alineamiento del obstáculo a librar.

Figura No.20.- Puente perpendicular al alineamiento del eje secundario



Este tipo de puentes son los más sencillos tanto al momento de su

proyecto, como de la construcción, así también es la alternativa

más económica, respecto a los demás tipos de alineamientos.

b) Puentes en Curva

Son aquellos que tienen un radio de curvatura en el plano horizontal

y vertical.

Figura No.21.- Puente en curva respecto al alineamiento horizontal

c) Puentes Esviajados

Son aquellos en los cuales en la planta del puente se forma un

paralelogramo y su alineamiento no es perpendicular al obstáculo a

librar.

Figura No.22.- Puente con esviajamiento izquierdo de 25°



d) Otras Clasificaciones atípicas.

En el caso de distribuidores, pueden existir secciones de puente que

tengan formas atípicas para dar servicio a las diferentes vialidades

que son adyacentes al mismo.

Figura No.23.- Puentes con plantas arbitrarias

Puentes en espiral de transición, son aquellos que su trazo en el

plano horizontal, obedece a una espiral de transición la cual es

formada por dos curvas.

I.4.4.- Clasificación por su comportamiento estático

De acuerdo al comportamiento estático de la superestructura, los puentes se

clasifican en:

a) Puentes Isostáticos: vigas simplemente apoyadas.



Figura No.24.- Esquema de Vigas simplemente apoyadas

b) Puentes Hiperestáticos: vigas continuas

Figura No.25.- Esquema devigas continuas

c) Puentes continuos con articulaciones (Gerber).

En 1866 el ingeniero alemán Henrich Gerber patentó un sistema que llamó

viga Gerber, y que en los países anglosajones se conoció después como viga

cantiléver.

Figura No.26.- Esquema tipo Gerber

Esta patente consiste en introducir articulaciones en una viga continua para

hacerla isostática, de forma que se convierte en una serie de vigas

simplemente apoyadas prolongadas en sus extremos por ménsulas en vanos

alternos que se enlazan entre sí por vigas apoyadas en los extremos de las

ménsulas. Con este sistema se tienen las ventajas de la viga continua y de la

estructura isostática: de la viga continua, porque la ley de momentos flectores



tiene signos alternos en apoyos y centros de vanos igual que en ella, y por

tanto sus valores máximos son menores que en la viga apoyada; de la

estructura isostática , porque sus esfuerzos no se ven afectados por las

deformaciones del terreno donde se apoyan, condición fundamental, y en

ocasiones determinante, cuando el terreno de cimentación no es bueno.

d) Puentes en arco.

e) Puentes aporticados.

f) Puentes isotrópicos o espaciales

g) Puentes en volados sucesivos (pasan de isostáticos a hiperestáticos)

I.4.5.- Clasificación por el servicio que presta de acuerdo a la

normativa de la SCT

La normativa para la infraestructura del transporte en México, clasifica a los

puentes y estructuras similares de acuerdo a tipo de servicio o al objeto del mismo

y es la manera oficial en el país para su denominación en los proyectos.

a) Paso Superior Vehicular (PSV)

Estructura que se construye en un cruce de la carretera de referencia por

encima de otra vialidad y cuyas dimensiones quedan definidas por las

características geométricas y rasantes de ambas vialidades.



Figura No.27.- Imagen virtual de un PSV

b) Paso Inferior Vehicular (PIV)


abajo de otra vialidad y cuyas dimensiones quedan definidas por las

características geométricas y rasantes de ambas vialidades.

Figura No.28.- Imagen virtual de un PIV sobre una autopista



c) Paso Superior de Ferrocarril (PSF)

Estructura que se construye en un cruce

de la carretera de referencia por

encima de una vía de ferrocarril y cuyas

dimensiones quedan definidas por las

características geométricas y rasantes

de la carretera y de la vía.

Figura No.29.- PSF 2 de Abril en

Celaya, México

d) Paso Inferior de Ferrocarril (PIF)


abajo de una vía de ferrocarril y cuyas dimensiones quedan definidas por

las características geométricas y rasantes de la carretera y de la vía.

Figura No.30.- PIF Gaspar de Almansa en Celaya, México



e) Paso Inferior Peatonal (PIP)

Estructura destinada exclusivamente al paso de personas, que se construye

por encima de la carretera de referencia y cuyas dimensiones quedan

definidas por las características geométricas y rasante de la vialidad que

cruza.

Figura No.31.- Imagen virtual de Paso Inferior Peatonal

f) Paso Inferior Ganadero (PIG)

Estructura destinada al paso de personas y ganado, que se construye por

encima de la carretera de referencia y cuyas dimensiones quedan

definidas por las características geométricas y rasante de la vialidad que

cruza.

g) Puente Canal

Estructura destinada exclusivamente al paso del flujo de un canal, que se

construye por encima de la carretera de referencia y cuyas dimensiones

quedan definidas por las características geométricas y rasantes de la

carretera y del canal.



h) Puente Ducto

Estructura destinada exclusivamente al cruce de uno o varios ductos por

encima de la carretera de referencia y cuyas dimensiones quedan

definidas por las características geométricas y rasantes de la carretera y de

los ductos.

Figura No.32.- Puente ducto ubicado en la Autopista Uruapan -

Lázaro Cárdenas



I.5.- Filosofía del Diseño de Puentes

Los Puentes se deben de diseñar para soportar los estados límites que marcan las

normativas aplicables, lo anterior para lograr los objetivos de seguridad,

serviciabilidad, y constructibilidad, considerando debidamente los aspectos

relacionados a la inspección, la economía y la estética.

Figura No.33.- Segundo Piso. Distrito Federal, México

Para lograr la filosofía general en el diseño de los Puentes, se deben de tomar en

cuenta los siguientes puntos:

a) El ingeniero

encargado de

desarrollar el proyecto

y construcción de

puentes, tiene como

responsabilidad

primaria velar por la

seguridad pública. Figura No.34.- Efectos del Terremoto en Kobe, Japón



b) Se deben de tomar con suma

importancia la corrosión y

deterioro de los materiales

estructurales que son sujetos a la

misma, para el comportamiento

a largo plazo del puente.

Figura No.35.- Corrosión en

anclajes de Presfuerzo

c) Es de suma importancia llevar a cabo inspecciones periódicas en los puentes,

con la finalidad de monitorear su comportamiento y evitar fallas estructurales;

para ello siempre que sea factible se debe proveer acceso para permitir

inspecciones manuales o visuales del interior de los elementos celulares y de las

áreas de interface donde se pueden producir movimientos relativos, incluyendo

un espacio libre superior adecuado en las secciones encajonadas.

Figura No.36.- Inspección de Superestructura

Cuando no sea posible emplear

otros medios de inspección se

deberán proveer escaleras para

inspección, pasarelas, bocas de

acceso cubiertas y, en caso de ser

necesario, instalaciones para su

iluminación.

d) Se recomienda evitar el uso de

sistemas estructurales de difícil

mantenimiento

Figura No.37.- Gateo de Superestructura



e) El tablero del puente se

debe diseñar de manera que

permita el movimiento suave

del tráfico. En los planos, en

las especificaciones o en los

requisitos especiales se deben

indicar las tolerancias

constructivas con respecto al

perfil del tablero terminado.

Figura No.38.- Distribuidor Vial con varias Gasas

f) Los puentes se deben

de diseñar para absorber

todos los esfuerzos

indebidos que se

presenten durante la

fabricación, construcción

y operación, así como

verificar que tensiones

residuales estén dentro de

los estados límites en

cualquiera de las etapas

mencionadas.

Figura No.39.- Proceso de Construcción del Segundo Piso

del Distrito Federal, México

g) Los puentes deben de diseñarse para complementar sus alrededores, por lo

cual deben ser de formas elegantes y presentar un aspecto de resistencia

adecuada.



h) Los ingenieros deben de tratar de lograr una apariencia más agradable

mejorando las formas y relaciones entre los propios elementos estructurales. Se

debe de evitar la aplicación de adornos u ornamentos extraordinarios y no

estructurales.

g) Los tipos estructurales, longitudes de tramo y materiales se deben seleccionar

considerando debidamente el costo proyectado. Se debe considerar el costo de

los gastos futuros para la conservación del mismo durante su vida útil proyectada.

Figura No.40.- Proceso constructivo de Puente

con viga de lanzamiento para Dovelas

h) Así también se deben considerar los factores propios de la región como lo son

la disponibilidad de los materiales, la fabricación, la posibilidad de acceso de

maquinaria a la zona de la obra, la mano de obra especializada y el tiempo de

transporte del concreto.



Ejercicio No.1, Indicar la clasificación de los Puentes que se muestran en la

siguientes imágenes de acuerdo a su estructuración, material, alineamiento y

comportamiento estático.

Materiales:

Estructuración:

Material:

Estructuración:



Material: Alineamiento:

Estructuración: Comportamiento Estático:

Material: Estructuración:



Ejercicio No.3, Determinar el ángulo de esviajamiento de las siguientes plantas de

puentes y estructuras similares.

Ejercicio No.2, Elaborar un mapa mental de los temas ilustrados en el capítulo 1

“Tipología de los Puentes”, se recomienda usar el MindManager.

- Definiciones

- Reseña Histórica

- Clasificación de los Puentes



Espacio para Notas del Alumno sobre la Tipología de los Puentes:

Parte I.- Tipología de Los Puentes

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