resistencia de materiales- grandes luces

7/26/2019 Resistencia de Materiales- Grandes Luces

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FACULTAD DE INGENIERAS Y CIENCIAS PURAS

Carrera Profesional de Ingeniera Civil

IV Sees!re Ci"lo##$

Monografa:

GRANDES LUCES

Curso: Resistencia De Materiales I

Docente: Ing. Ruben tupaac!i pari

"RESEN#AD$ "$R:

I%uise "a&pa&allco' (abu) *+,---/+0

1uispe 2uarsaa' 3en) 4rigitte *+,---,50

Coa%uira Es%uic!a' Carlos Alberto *+,---/60

Are%uipa 7 "er8 +,/


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DEDICAT%RIA$

Este traba9o es )e)ica)o a los estu)iantes )e la carrera profesional Ing. Ciil )e I; se&estre )e

la uniersi)a) An)ina N%ue>? @ilial Are%uipa.

Los cuales gracias a sus aportes a la carrera en cuanto a conoci&ientos se refiere' !an !ec!o

posible el est&ulo necesario para )e9ar una obra' %ue esta&os seguro %ue contribuir= en un

au&ento &aor )e conoci&ientos' )e la &is&a carrera %ue aspira&os.

Los autores.


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AGRADECI&IENT%$

Debo agra)ecer )e &anera especial sincera al Ing. Ruben #upaac!i "ari poraceptar&e para reali>ar este traba9o ba9o su )ireccin. Su apoo confian>a en

&i traba9o su capaci)a) para guiar &is i)eas !a si)o un aporte inaluable' no

sola&ente en el )esarrollo )e este traba9o sino ta&bia)o 9untos' el

cual no se pue)e concebir sin su sie&pre oportuna participacin. Le

agra)e>co ta&bi


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TA'LA DE C%NTENID%S


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Con!enido

($ In!rod)""ion$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*

+$ Edifi"ios$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$,

+$($ Grandes L)"es E In!egra"i-n De Servi"ios$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$,+$+$ Cara"!ers!i"as De La Cons!r)""i-n Con Grandes L)"es.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$((

/$ Vigas &i0!as De Gran L)1 Con Alv2olos En El Ala$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(+

/$($ Des"ri3"i-n$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(+

/$+$ Vigas &i0!as Alveolares Con For4ado Cola5oran!e$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(/

/$/$ Alg)nos Eleen!os De Dise6o A Considerar$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(7

4. Pro!e""i-n Con!ra La Corrosi-n$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(7

8$($ Efe"!os De La Te3era!)ra$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(9

7$ Cons!r)""iones Con &adera$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(9

9$ In!rod)""i-n Al Dise6o De P)en!es$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(*

9$($ Dise6o De P)en!es Del &!" : Dg"f$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(;

9$+$ Es!)dios Previos Del Pro$ Rango De L)"es En Rela"i-n Con El Ti3o Es!r)"!)ral$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$//

(($ P)en!es Colgan!es$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$/8

(+$ P)en!es A!iran!ados$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$/9

(+$($ Evol)"i-n$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$/*

(/$ Tiran!es$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$/,

(/$($ P)en!es A!iran!ados$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$8>

(8$ P)en!es E0!radosados$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$8((7$ P)en!es Ti3o Ar"o$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$8+

(9$ P)en!es Ti3o Viga$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$87

(*$ P)en!es Isos!=!i"os Con Voladi1os ?Ger5er@$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$89

(*$($ An=lisis De P)en!es Ti3o Viga$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$89

(;$ Losas$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$8*


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(,$ Vigas$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$8,

(,$($ S)5es!r)"!)ra Para P)en!es De Con"re!o$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$8,

(,$+$ A3o

(,$/$ An=lisis De Carga En Los P)en!es De Grandes L)"es$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$7>+>$ Cargas Y Co5ina"iones De Cargas Y S) Afe""i-n A Grandes L)"es$$$$$$$7(

+>$($ F)er1as De5idas A Fl)idos$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$7/

+>$+$ F)er1as De Vien!o$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$78

+>$/$ Cargas Ssi"as$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$77

+>$8$ Pro"ediien!o Para De!erinar Las Cargas Ssi"as$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$79

+>$7$ Dise6o De Vigas Y S) Efe"!o So5re L)"es$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$7,

+($ S)5es!r)"!)ras Y S) Afe""i-n A Grandes L)"es$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$9/

++$ Erosi-n$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$98

+/$ Dise6o De Es!ri5os$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$97

+/$($ Ti3os De Es!ri5os$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ 99

+/$+$ ReB)eriien!os De Dise6o Para Es!ri5os$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$9;

+/$/$ Ti3os De Falla En Los Es!ri5os$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$9;

+8$ Dise6o De Pilares$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*>

+8$($ Ti3os De Pilares$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*(

+8$+$ Cri!erios De Dise6o$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*/

+7$ ReB)isi!os De Col)nas$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*8

+9$ ReB)eriien!os Para Cien!a"iones$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*8

+9$($ Cien!a"iones S)3erfi"iales$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*7

+9$+$ Cien!a"iones Prof)ndas$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*7

+9$+$($ Pilo!es in"ados$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*7

+*$ Sis!eas De A3o


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+ EDI@ICI$S

, Gran)es luces e integracin )e sericios

Se pue)en integrar las instalaciones )el e)ificio )entro )e la estructura

pri&aria siguien)o )os &


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DiseBan)o la estructura con aperturas peri)icas o >onas para la

integracin )e sericios )entro )el canto )el for9a)o. Una construccin

con gran)es luces resulta atractia por%ue eli&ina la necesi)a) )e

pilares internos' !acien)o %ue el espacio interno resulte &=s a)aptablea una serie )e usos actuales futuros. Se pue)en conseguir f=cil&ente

luces )e ,+ & a ,6 & gracias a una gran arie)a) )e tecnologas con el

acero estructural .El canto estructural &ni&o se consigue utili>an)o

igas slim floor o igas integra)as' con las %ue se pue)en conseguir

luces &=i&as )e &. Los siste&as estructurales %ue facilitan la

integracin )e las instalaciones:

;igas aleolares' con agu9eros circulares regulares' tal co&o se

&uestra en la @igura ,.

Fig)ra (

;igas )e acero prefabrica)as o la&ina)as' )e for&a a &enu)o

rectangular' tal co&o se pue)e er en laFig)ra +$

Cerc!as otros ele&entos abiertos. En e)ificios co&erciales' la >ona

)e for9a)o )e instalaciones suele ser nor&al&ente )e entre 6 &&

,+ &&. En proectos )e re!abilitacin en los %ue se consera la

fac!a)a original' se !a )e&ostra)o %ue las igas Slimfloor o las igas

integra)as son atractias' con ellas se pue)en conseguir cantos )e

for9a)o )e &enos )e 5 &&.


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Los aspectos econ&icos )e la construccin con gran)es luces se

pue)en resu&ir )e la siguiente &anera: A!orro en costes )e fac!a)a

*!asta F && por planta0.

Eli&inacin )e los pilares internos au&ento )e la >ona 8til *!asta un

F )e la superficie en planta0' &enos ele&entos )e acero para

ensa&blar *!asta un +H &enos0. Los pilares se pue)en situar en el

per&etro )el e)ificio

@acili)a) )e integracin )e instalaciones )e futura &o)ificacin )e las

&is&as' fleibili)a) )el espacio reutili>acin )el e)ificio.

Fig)ra +

;igas )e gran)es luces en e)ificaciones.

+ Caractersticas )e la construccin con gran)es luces:

Las igas )e gran lu> !an gana)o populari)a) en el sector )e la

construccin co&ercial por%ue ofrecen las siguientes enta9as )e

c=lculo construccin.

o Se eli&inan los pilares internos' proporcionan)o &aorfleibili)a) eficiencia )el espacio interior

o Las instalaciones se pue)en integrar en el canto )el for9a)o' con

lo %ue se re)uce la altura entre for9a)os


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o Se necesitan &enos co&ponentes *alre)e)or )e un F &enos

)e igas0' lo %ue re)uce el tie&po )e construccin )e &onta9e

o

Se pue)en re)ucir los costes )e proteccin contra el fuego)ebi)o a la &asii)a) )e los ele&entos )e gran)es luces *peso:

perfil epuesto0.

o En el caso )e las igas aleolares' los agu9eros circulares

&8ltiples para el paso )e instalaciones son &=s baratos %ue los

agu9eros rectangulares

o Los costes )e la estructura )e acero no se en incre&enta)os )e

for&a significatia' a pesar )e contar con luces &aores

o Los costes globales )e construccin se en incre&enta)os en

una canti)a) )espreciable *&enor al , 0.

F ;igas &itas )e gran lu> con al a &enu)o se )iseBan con gran)esal


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Fig)ra /

;igas con )iferentes ta&aBos )e orificio' con proteccin ante incen)io

aplica)a en taller

+ Vigas i0!as alveolares "on for4ado "ola5oran!e

Las igas aleolares son igas con orificios circulares )istribui)os

unifor&e&ente a lo largo )e la &is&a' tal co&o se pue)e er en la

@igura. *F0 Las igas se fabrican cortan)o olien)o a sol)ar

secciones )e acero la&ina)as en caliente. Los orificios' o al


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Fig)ra 8

Fig)ra 7

El ta&aBo la )istancia entre orificios pue)en estar li&ita)os por el

&' soportan)o otras igas aleolares o

igas secun)arias )e seccin en I.

F Alg)nos Eleen!os De Dise6o A Considerar

Los siguientes ele&entos )e )iseBo afectan al concepto general )el

e)ificio' inclui)os los aspectos )e )iseBo estructural.

La nor&a EN , eige %ue las estructuras sean )iseBa)as para

situaciones )e proecto acci)entales' la estructura )ebe )iseBarse para%ue cuente con un niel )e robuste> a)ecua)o' enten)ien)o por

robuste> lo siguiente:


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"La capacidad de una estructura de soportar sucesos como incendio,

explosiones, impactos o consecuencias de errores humanos sin sufrir

daos desproporcionados en relacin a la causa original".

4 PR%TECCIN C%NTRA LA C%RR%SIN

La corrosin )el acero es un proceso electro%u&ico %ue re%uiere la

presencia si&ult=nea )e agua ogeno. Sin la presencia )e alguna )e

las )os' no se pro)uce corrosin. "or lo tanto' un acero sin proteccin

en entornos secos *por e9e&plo' estructura )e acero interna0' a a sufrir

una corrosin &ni&a. Los factores principales %ue )eter&inan la

eloci)a) )e corrosin )el acero en el aire son la proporcin )e tie&po

total )urante el cual la superficie se encuentre !8&e)a *por

precipitaciones' con)ensacin' etc.0 el tipo la canti)a) )e

conta&inacin at&osf )e soportar las solicitu)es )ebi)o a los ca&bios t


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acciones se erifican seg8n la nor&a EN ,. En la &aora )e los

casos' no se re%uiere una &o)ificacin )el )iseBo

7 C%NSTRUCCI%NES C%N &ADERA$

En e)ificios )e gran)es luces' en especial a%uellos )estina)os a

instalaciones )eportias la &a)era 9uega un papel i&portante en la

configuracin )e las estructuras al po)er transportar pie>as )e gran

seccin longitu) gracias al uso )e &a)eras la&ina)as al po)er

reali>ar uniones &e)iante siste&as )e conein en obra.

#iene especial i&portancia la &a)era al tener un buen co&porta&iento

frente al fuego al per&anecer constantes las propie)a)es )e la &a)erano )aBa)a ta&bi


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Fig)ra *

9 INTR%DUCCIN AL DISE% DE PUENTES

En la actuali)a) es &u co&8n el uso )e arios tipos )e puentes para

salar )istintos obst=culos. De estos puentes' los &=s co&unes en

nuestro &e)io son los puentes con igas losa. Sin e&bargo' aun%ue

eisten &uc!os libros etran9eros %ue tratan el te&a' no eiste una

bibliografa cercana %ue nos oriente en el )iseBo )e estas estructuras o

%ue abar%uen el )iseBo )e una &anera global.

Ante esta necesi)a) se plante proporcionar una tesis %ue reco9a las

nor&as nacionales e internacionales con9unta&ente con los criterios

reco&en)aciones &=s reconoci)os usa)os en nuestro &e)io. Es as

co&o' el traba9o %ue se presenta a continuacin se elabor con la

finali)a) )e brin)ar un aporte )irecto al conoci&iento )ifusin )el

)iseBo )e puentes' a)e&=s )e )ar una isin general )el )iseBo )e

puentes.

La i&portancia )e este estu)io ra)ica en recoger las nor&as' criterios

b=sicos una &eto)ologa a seguir para el )iseBo )e puentes con igas


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losa' basa)o en las nor&as Standard Specifications for Highway

Bridges )e AAS2#$ la nor&a peruana Manual )e

, Dise6o de P)en!es del &TC : DGCF$

"ropuesta )e regla&ento )e fuentes en el peru

Eisten nu&erosas nor&as )e )iseBo %ue !an si)o usa)as )urante

&uc!os aBos co&o son las Nor&as DIN *Ale&ania0' la Nor&a

@rancesa' la Nor&a 4rit=nica' el Euroco)e *Unin Europea0' las Nor&as

AAS2#$ *USA0' etc. Sin e&bargo' en nuestro pas no se contaba con

un regla&ento oficial' es por ello %ue estas nor&as fueron )e alguna

&anera a)opta)as por los profesionales )e)ica)os al )iseBo construccin )e puentes.

@ue reci


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@or&a geo& libre )i&ensiones )e la estructura.

F Lo"ali1a"i-n

"ara la buena locali>acin )e un puente )eben estu)iarse arias

alternatias' seg8n los criterios )e estu)io )e tr=fico' alinea&iento )e la

a' alinea&iento )e la rasante' tipo )e terreno' facili)a)es )e

construccin' conseracin' la estacin en

>onas rurales est= )eter&ina)a por el tipo )e terreno en el caso )e

estar sobre un ro se )ebe tener en cuenta ta&bia sobre seco' &ientras

el cauce )el ro se encuentra en otro lugar.

La ubicacin )e un puente en lugar inestable pue)e obligar a reali>ar

obras )e encau>a&iento i&portantes para estabili>arlo. En ocasiones'estas obras son i&prescin)ibles pues la falta )e estabili)a) es etensa

general. En as %ue cru>an un )elta o una llanura o abanico aluial

es preferible situar el puente aguas arriba' en el origen )el abanico'

)on)e el ro a8n no tiene liberta) )e &oi&iento.


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Los lugares )e cauce estrec!o )an obia&ente la ubicacin )el

puente &=s econ&ica. De otro la)o' los cauces &8ltiples' a)e&=s )e

tener &aor longitu)' suelen presentar &enor estabili)a). Asi&is&o' los

lugares )e cauce relatia&ente rectilneo son preferibles a las curas')ebi)o a la ten)encia a la erosin lateral la erosin )el fon)o en el

esta)o eterior )e la cura' ecepto en orillas &u resistentes. #a&bi


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Las pilas' ci&entaciones' estribos to)o ele&ento &o9a)o )el puente

)ebe estar correcta&ente alinea)o con la corriente' )e ning8n &o)o

seg8n la alineacin propia )el puente' por &=s %ue esto signifi%ue una

co&plicacin estructural o constructia er figura.

Fig?,@$ Alinea"i-n de 3ilas < es!ri5os segn la "orrien!e$

Una alineacin &u oblicua' casi paralela al ro pue)e ocasionar tal

concentracin )e obst=culos en el cauce %ue pue)en llegar a obstruirlo.

Este proble&a es &=s frecuente cuanto &=s i&portante es la a

cuanto &enos i&portante es el cauce *un arroo0' pues la a i&pone su

tra>a)o )esconsi)eran)o el car=cter especfico )el cauce *er fig.0 .

Fig$(>

Va de i3or!an"ia alineada "asi en 3aralelo "on el ")rso de ag)a$

/ L)1 < !i3o de Es!r)"!)ra

Una e> escogi)a la ubicacin )e estructura' es necesario conocer con

&aor eactitu) las caractersticas )el terreno el co&porta&iento )el


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ro. "ara esto' )eben efectuarse los siguientes estu)ios )e la >ona

escogi)a:

Es!)dio To3ogr=fi"o: Debe !acerse un estu)io )el lugar escogi)o

)on)e )eben incluirse las as )e acceso' )eter&inan)o curas )e niel

perfiles )e la a to&a)os por el e9e por los etre&os )e la cal>a)a'

alinea&iento )el cauce aguas arriba aguas aba9o con los nieles )e

agua obsera)os.

Es!)dio de la oo' erosin en curas' etc0' pero ta&bi


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)os: la erosin locali>a)a prooca)a por el estrec!a&iento ocasiona)o

por el puente *ocurre en la seccin )el puente sus in&e)iaciones0' la

erosin local *ocurre en pilas' estribos otro ele&entos &o9a)os o

ro)ea)os por la corriente0.

Con los estu)ios reali>a)os po)re&os conocer la seccin !i)r=ulica' la

eloci)a) )e la corriente' el gasto &ni&o el gasto &=i&o en el sitio

)el pontea)ero )urante la i)a 8til )e la estructura' caractersticas )el

suelo' si es erosionable o no. Con la au)a )e estos resulta)os se

)eber= elegir la lu> )e la estructura.

En general' un puente pue)e consi)erarse for&a)o por )os uni)a)es)e obra )iferentes:

La estructura la obra )e tierras )e aproi&acin *terrapl


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Fig)ra ((

Caractersticas !i)r=ulicas )el flu9o ba9o un puente *rona&iento: cuanto &aor es la longitu) )e terrapl


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caso en %ue el cauce principal representara casi to)a la capaci)a) )e

)esage )el ro *por%ue la aeni)a )e proecto )esbor)ase &u poco0

)el segun)o caso en %ue las llanuras )e inun)acin contribueran

sensible&ente a la capaci)a).

En el pri&er caso la llanura sire &=s bien co&o un al&acena&iento

te&poral )e agua la )iscusin sobre la anc!ura pue)e aplicarse a la

lu> sobre el cause principal. #an slo para facilitar el acia)o el

llena)o )e la llanura coniene )e9ar pontones en el terrapl


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ar&ona con los alre)e)ores' el buen sericio )urabili)a) )e la obra'

la facili)a) )e construccin la econo&a )el proecto.

@igura ,F

H Fora geo2!ri"a < diensiones

Una e> elegi)a la ubicacin tipo )e puente' es necesario consi)erar'

para el )iseBo geo&a)a. En las

estructuras nor&ales )e lu> no superior a unos + &' )ebera

conserarse ta&bi


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Si por ra>ones )e &anteni&iento o )e flu9o peatonal' se re%uiera )otar

)e ere)as al puente' ar secciones especiales para puentes )e longitu) o

)e luces ecepcionales.

El )iseBo geo&


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, G=li5os.

Sobre corrientes )e agua' relatia&ente li&pias en to)a can los correspon)ientes t


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En estos casos' la colocacin )e un sinn8&ero pilas inter&e)ias para

re)ucir las luces' pue)e resoler el proble&a )e la presencia )e

gran)es longitu)es' co&o en el caso )el "uente sobre el Ro Guaas.

En otras ocasiones este tipo )e solucin pue)e traer gran)es

co&plicaciones' co&o la necesi)a) )e construir pilas esbeltas con

longitu)es )el or)en )e los , & o &=s' en la Sierra o la construccin

)e pilas en sitios )on)e los ros tienen un co&porta&iento i&pre)ecible'

en la Costa.

La construccin )e pilas )e gran longitu) no es en s el proble&a &=s

i&portante' pero un n8&ero eagera)o )e las &is&as olera pocopr=ctico' )es)e el punto )e ista econ&ico' un proecto )e puente.

Fig)ra (8

En &uc!os casos no es posible eitar el )iseBo construccin )e

puentes con gran)es luces por lo %ue la 8nica alternatia =li)a

consiste en buscar otros &


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, PUENTES DE GRANDES LUCES

La )eno&inacin Jgran)es lucesK' co&o su no&bre lo in)ica' se

relaciona con la )i&ensin )e los anos o )el ano principal. "uentes

)e luces &o)era)as se consi)eran a%uellos )e luces no &aores a losH &etros. Est= i&plcita en esta )eno&inacin una referencia a la

i&portancia o &agnitu) )e la obra.

Sin e&bargo no )ebe soslaarse el !ec!o %ue una obra pue)e resultar

)e gran energa)ura o i&portancia aun cuan)o no tenga luces gran)es'

co&o es el caso )e un ia)ucto urbano )e arios Oil&etros )e

etensin. Ni ta&poco el !ec!o %ue el proecto )e un puente )e gran

lu> engloba general&ente tra&os )e acceso )e &enor co&pro&iso.

En cuanto al costo.

En puentes )e gran longitu)' la relacin entre el )iseBo la

construccin es &u cercana. En la construccin )eben to&arse en

consi)eracin los par=&etros )e )iseBo' el )iseBo )ebe partir )e la

seleccin )e las &eto)ologas )e construccin.

Los puentes preesfor>a)os en ola)os sucesios' para tr=fico e!icular' son t


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colgantes' por su parte' pue)en ser conenientes para luces superiores a los +H&.

Fig)ra (7


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(> RANG% DE LUCES EN RELACIN C%N EL TIP% ESTRUCTURAL

Fig)ra (9

A los efectos )el )esarrollo )e este te&a sola&ente se !ar= referencia a

los tipos estructurales %ue cubren luces )e , & o &=s.

;igas contin8as

;igas ca9n postesa)as )e altura ariable *ola)i>os sucesios0

;igas Gerber o Cantileer

(( P)en!es "olgan!esEste tipo )e estructura se utili>a para cubrir gran)es luces. En el puente

colgante la estructura principal la constituen los cables curos %ue

soportan las cargas %ue trans&iten las fuer>as a las torres a los

&aci>os )e ancla9e *er fig..,H0. Los cables sostienen el tablero por

&e)io )e tirantes lla&a)os p


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colgante es un JarcoK inerti)o en el %ue la estructura principal *el cable0

est= so&eti)a principal&ente a traccin.

Fig)ra (*

@igura ,6

fig)ra (,


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Fig)ra +>

Fig)ra +(

(+ PUENTES ATIRANTAD%S

Los pri&eros puentes atiranta)os segura&ente !abr=n esta)oconstitui)os con &a)eros sogas co&o tensores. #a&bios )e los castillos )e la E)a)

Me)ia.

Los pri&eros registros in)ican co&o pri&er puente atiranta)o el

construi)o por el ;eneciano ;erantius en ,5,-. En ,-6/' se registra un

puente )e &a)era construi)o por un tal LPsc!er' )estaca)o carpintero

sui>o. Ninguno )e estos puentes se !a consera)o.

En el siglo QIQ aparecen los pri&eros puentes atiranta)os )e acero' con

luces bastante i&portantes para la


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sobrecarga' &oti %ue este tipo estructural fuera pr=ctica&ente

)esec!a)o ree&pla>a)o por los colgantes )urante &=s )e , aBos.

Slo )espu principal )e FH &.

, EV%LUCINDes)e un principio' con pocos cables robustos &aor altura )e tablero

en relacin a la )istancia entre oben%ues' se llega a un n8&ero &uc!o

&aor )e cables &=s re)uci)os &enos )istancia)os' lo cual ta&bi


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Fig)ra ++

Los puentes )esbalancea)os obligan a estructuras )e ancla9e

retencin.

Fig)ra +/

Los pilones an au&entan)o su altura a &e)i)a %ue la lu> principal es

&aor buscan perfiles &=s estables.


35/77

Fig)ra +8

Con el au&ento )e las luces' co&ien>an a tener prepon)erancia los

proble&as )e estabili)a) )el tablero' en relacin a su relatia esbelte>

co&o igas !ori>ontales ba9o acciones )in=&icas co&o el iento.

Los planos separa)os )e cables' otorgan &aor rigi)e> al con9unto sebuscan perfiles aero)in=&icos para las secciones transersales )e

tablero.

(/ TIRANTES

#a&bi resistencia &ec=nica


36/77

Resistencia a la fatiga

Durabili)a)

La rigi)e> )el puente atiranta)o )epen)e en gran &e)i)a )e la rigi)e>

)e sus tirantes' la cual )epen)e )e la tensin flec!a. Es por eso %ue

los tirantes )eben traba9ar a esfuer>os elea)os en consecuencia

usarse aceros )e alta resistencia.

Estos ele&entos tensores !an eoluciona)o consi)erable&ente en los

8lti&os F aBos' principal&ente por la necesi)a) )e facilitar el reca&bio

)e los &is&os lograr una &aor proteccin contra la corrosin. Des)e

cables ar&a)os' con protecciones rgi)as con &ortero )e ce&ento en

ainas &et=licas' se !a llega)o !o en )a al uso )e cor)ones )e

pretensa)o.

Fig)ra +9

, P)en!es A!iran!adosLos puentes atiranta)os son una arie)a) )e puente colgante. El

es%ue&a consiste )e una iga colga)a )e tirantes %ue an

)irecta&ente !acia las torres *er fig. ,.,50. Estos puentes son &=s

rgi)os tienen &enos proble&as )e inestabili)a) aero)in=&ica.


37/77

Fig)ra +*

Fig)ra +;

(8 PUENTES e0!radosados

Son puentes %ue tienen configuracin si&ilar al puente atiranta)o' sin

e&bargo' su co&porta&iento enfo%ue )e )iseBo es )iferente.

Los tirantes al estar &enos inclina)os' no aportan &uc!o soporte

ertical co&o en el caso )e los puentes atiranta)os' entonces las igas

longitu)inales' est=n so&eti)as a efectos )e flein &aores por lo %ueresultan )e &aor peralte.

Al estar &enos inclina)os los cables' la co&ponente !ori>ontal es

&aor se aproec!a co&o la fuer>a )e un preesfor>a)o eterno.


38/77

Fig)ra +,

Comparacionde un puente atirantado de un puente extradosados

Fig)ra />

(7 P)en!es !i3o ar"o

En este caso la estructura principal es el arco. La caracterstica principal

)el arco es %ue gracias a su for&a trans&ite gran parte )e las cargas

en co&presin. Debe tenerse en cuenta resultan &aores. A)e&=s'

)ebe consi)erarse %ue las articulaciones son por lo general costosas.

En ca&bio los arcos e&potra)os suelen alcan>ar luces &aores con elinconeniente )e !acerse &=s crticos los efectos )e contraccin )e

fragua' ariacin ta&iento libre.

Arco e&potra)o.


39/77

"uente a inferior *arco superior0

"uente )e a superior *arco inferior0

Relacin )e lu> con el galibo.


40/77

@igura F,

Fig)ra /+

Fig)ra //


41/77

Fig)ra /8

(9 P)en!es !i3o viga

Los puentes tipo iga son los &=s co&unes. Estructural&ente' ta&bi


42/77

(* P)en!es isos!=!i"os "on voladi1os ?Ger5er@$

Eisten igas Gerber con apoo interno igas Gerber con apoo

eterno *er fig.0En general' tiene las &is&as enta9as )esenta9as )e

las igas si&ple&ente apoa)as. En la actuali)a)' este tipo )e puentesse !a )e9a)o )e utili>ar.

Fig)ra /9

, An=lisis de P)en!es !i3o viga

Este tipo )e puentes son los )e principal inter


43/77

Fig)ra /*

(; Losas

La losa es el ele&ento estructural %ue sire para soportar el tr=nsito

e!icular peatonal para luego trans&itir sus cargas al siste&a )e

igas. En estos casos la losa es carga)a principal&ente en la )ireccin

transersal al tr=fico *er fig.0.

Fig)ra /;

En puentes pe%ueBos *L 6 &0' la losa pue)e ser carga)a

principal&ente en la )ireccin )el tr=fico *er fig.0.

Fig)ra /,A)e&=s' para luces gran)es *&aores a H &.0 la losa pue)e ser

aligera)a. Esto se pue)e conseguir usan)o blo%ues o la)rillos )e arcilla

con iguetas espacia)as ca)a .HF &. "ara eitar %ue los blo%ues se

pue)an )espren)er por la ibracin pro)uci)a por el paso )e e!culos

no coniene tener &=s )e un blo%ue entre las iguetas. 2errera Mantilla


44/77

*,50' reco&ien)a )e9ar una pla%ueta )e + c&. )eba9o )e los blo%ues

)e arcilla' con refuer>o secun)ario en a&bas )irecciones *er @ig.0.

Fig)ra 8>

(, Vigas

Las igas constituen el ele&ento estructural %ue soporta la losa. En la

actuali)a)' eisten &uc!os tipos )e igas. Seg8n la for&a )e su

seccin transersal' las igas pue)en ser rectangulares' tee' I' ca9n'

etc *er fig. ,.+,0. Seg8n su &aterial las igas &=s co&unes pue)en ser

)e &a)era' concreto o acero. A su e>' las igas )e concreto pue)en

ser ar&a)as' pretensa)as o postensa)as.

Fig)ra 8(

, S)5es!r)"!)ra 3ara 3)en!es de "on"re!o

Las subestructuras est=n confor&a)as por los estribos los pilares%uienes tienen la funcin )e soportar a la superestructura *igas losa0.

A su e>' los estribos pilares trans&iten sus cargas a la ci&entacin


45/77

)istintos tipos co&o ere&os &=s a)elante en el captulo 5. Asi&is&o'

la ci&entacin pue)e ser superficial o profun)a *pilotes0.

Fig)ra 8+

+ A3o


46/77

&o)elos a escala. En el caso )e cruces )e cursos )e agua naegables'

se )eben tener en cuenta los posibles c!o%ues )e e&barcaciones )e

gran porte.

El uso )e los recursos co&putacionales ca)a e> &=s aan>a)os' !a

per&iti)o anali>ar la influencia )e los procesos geolgicos en el

!or&ign *&o)elos no lineales' ele&entos finitos' tie&po 7

)epen)ientes' etc.0.

+> CARGAS Y C%&'INACI%NES DE CARGAS < s) afe""i-n a grandes l)"es

Las cargas %ue presenta&os a continuacin est=n basa)as en las

especificaciones )e AAS2#$. En general' estas cargas pue)en ser

)ii)i)as en )os gran)es grupos: cargas per&anentes cargas

transitorias *cargas )e e!culos' peatonales' )e flui)os' )e sis&o' )e

!ielo )e colisiones0. A)icional&ente' )epen)ien)o )el tipo )e

estructura pue)en presentarse otras fuer>as co&o las )ebi)as al creep'

al s!rinOage' o al &oi&iento )e los apoos )e la estructura.

Igual&ente' presentare&os algunos )e los esta)os l&ites )e )iseBo )e

resistencia' sericio' eento etre&o fatiga con sus correspon)ientes

co&binaciones )e carga. Las abreiaciones utili>a)as en este captulo

son las e&plea)as por AAS2#$.

En esta oportuni)a) se )escribir= el efecto )e las cargas al te&a %ue

esta&os tocan)o %ue son gran)es luces. solo se &encionara las &=s

principales.

Cargas

Cargas per&anentes

Las cargas per&anentes incluen:


47/77

Carga &uerta )e ele&entos estructurales ele&entos no

estructurales uni)os *DC0.

Carga &uerta )e superficie )e reesti&iento accesorios*D30.

Los ele&entos estructurales son los %ue son parte )el siste&a )e

resistencia. Los ele&entos no estructurales uni)os se refieren a

parapetos' barreras' seBales' etc. En caso )e no contar con las

especificaciones t


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Ca&in tan)e& )e )iseBo.

Lnea )e )iseBo.

El ca&in )e )iseBo es el tpico se&itrailer: el e9e frontal es )e FHON

segui)o a /.F & )e un e9e )e ,/HON final&ente un e9e posterior )e

,/HON %ue est= ubica)o a una )istancianariable )e /.F & a . &.

Este ca&in )e )iseBo !a si)o usa)o por AAS2#$ *,50

Fig)ra 87

Cargas )e "eatones

La carga peatonal AAS2#$ es F.5,?FM"a' la cual es aplica)a a los

la)os %ue integran el puente. En el caso )e puentes peatonales %ue

per&itan el tr=fico )e bicicletas' la carga ia ser= H.,?FM"a.

, F)er1as De5idas a Fl)idos

Las fuer>as estructurales )ebi)as al flu9o )e flui)os *agua o aire0 son

estableci)as por la ecuacin )e 4ernoulli en co&binacin con unoscoeficientes )e correccin. De la figura JaK es el punto inicial JbK es el

punto estanca)o con eloci)a) igual a cero:


49/77

Fig)ra 89

+ F)er1as de Vien!o

La eloci)a) )el iento ara con la altura la rugosi)a) )el terreno %ue

recorre. La eloci)a) au&enta con la altura co&o se &uestra en la

figura +.. El par=&etro ;g es la eloci)a) l&ite )e efectos

in)epen)iente&ente )e cual%uier superficie' es el espesor )e la capa

;, es la eloci)a) referencial a ,&. "ara puentes a alturas

&enores a ,& se usar= la eloci)a) ;, *a , &0' para alturas

&aores se usar= la ecuacin )e AAS2#$ para el perfil )e eloci)a):

;D( V +.H;*;,;40ln*((0

Fig)ra 8*


50/77

;D( es la eloci)a) )e )iseBo espera)a en T&! a una altura (. ;4 es

la eloci)a) base )el iento a ,5 T&! ; *eloci)a) )e friccin0

( *longitu) )e friccin0 se obtienen )e la tabla &ostra)a. La constante

+.H es la inersa )e ./ )e la constante )e Tar&an. ;, es Laeloci)a) a ,&' si no se conoce ,5 T&! es un buen criterio.

;alores )e ; (

Fig)ra 8;

F Cargas Ssi"as

Depen)ien)o )el lugar )e ubicacin )el puente' pue)e %ue los efectos

ss&icos sean irreleantes o pue)e %ue gobiernen el )iseBo )el siste&a

)e resistencia )e cargas laterales. Las especificaciones )e AAS2#$

est=n basa)os en los siguientes principios:

Sis&os lees ser=n resisti)os sin %ue los co&ponentes salgan )el

rango el=stico sin sufrir )aBos i&portantes.

Se usar=n &oi&ientos )el suelo fuer>as reales en el proceso )e

)iseBo.

La eposicin a prolonga)as ibraciones no colapsar= la estructura

)el puente' )on)e los posibles )aBos ser=n f=cil&ente )etectables para

inspeccionar reparar. AAS2#$ proporciona aplicaciones para puentes

conencionales )e losas' igas' igas ca9n superestructuras cuas

luces no ece)a ,H&. No es aplicable para puentes %ue ece)en los

,H& otros tipos )e puentes co&o puentes colgantes' puentes

atiranta)os' puentes &oibles arcos.


51/77

/ Pro"ediien!o 3ara de!erinar las "argas ssi"as

El pri&er paso es )eter&inar un )iseBo preli&inar )escribien)o el tipo

)e puente' nu&ero )e losas' la altura )e los pilotes' la seccin tpica )e

carretera' alineacin !ori>ontal las con)iciones )el subsuelo. El tipo)e conein entre la losa la superestructura' entre la superestructura

la subestructura' entre la subestructura la ci&entacin ta&bionificacin ss&ica )el "er8 *er

@ig.0.

Da)a una locali)a)' el coeficiente )e aceleracin tiene una probabili)a)

)el )e %ue ese alor no sea ece)i)o en H aBos. Este alor

correspon)e al perio)o )e retorno. 2a un , )e probabili)a) )e %ue

un sis&o &aor ocurra. En algunos casos' para puentes i&portantes se

)ebe )iseBar para un perio)o )e retorno )e +H aBos.

Fig)ra 8,


52/77

El tercer paso la i&portancia )e la categora )el puente. Las estructuras

%ue est=n en las rutas )e !ospitales' centros )e co&unicacin'

instalaciones &ilitares' plantas )e trata&iento )e agua' )eparta&entos

)e bo&beros' )eparta&entos )e polica' aeropuertos' refineras'in)ustrias )e )efensa' ferrocarriles ter&inales )e ca&iones )eben

continuar funcionan)o los puentes en estas rutas )eben ser

clasifica)os co&o esenciales.

El cuarto paso es )eter&inar el funciona&iento ss&ico )e la >ona para

ca)a puente. Las >onas ss&icas tienen el &is&o riesgo ss&ico. "ara

aceleraciones &=s gran)es &=s gran)e es el riesgo. Las >onas

ss&icas son )a)as en la tabla.

Fig)ra 7>

El %uinto paso es )eter&inar el coeficiente )el lugar S' )el cual )epen)e)e las con)iciones )el suelo. Depen)ien)o )e las con)iciones naturales

)el suelo' la aceleracin en la superficie pue)e a&plificarse &=s )el

)oble %ue la aceleracin en la roca. Los coeficientes )e lugar S

correspon)iente a ca)a tipo )e suelo est=n )a)os en la tabla ,. los

cuatros tipos )e suelo son )a)os en la tabla.+.

#abla ,


53/77

#abla +

El seto paso es )eter&inar el factor )e &o)ificacin )e respuesta *R?

factores0' el cual re)uce las fuer>as ss&icas basa)as en el an=lisisel=stico )el siste&a )el puente. Los factores )e respuesta son )a)os en

la tabla.


54/77

H DISE% DE VIGAS < s) efe"!o so5re l)"es

"re?)i&ensiona&iento

( Peral!e de las vigas 3rin"i3ales

AAS2#$ reco&ien)a un peralte &ni&o *er tabla /.,0' para esti&ar la

altura )el peralte )e las igas. Estas relaciones tienen co&o ob9etio

preenir las )efleiones ecesias %ue po)ran afectar la funcionali)a)

)e la estructura'

+ L)"es "on!in)as

En general' &uc!os autores reco&ien)an' cuan)o eisten tres o &=s

luces continuas re)ucir las luces )e los apoos a .5 L o .6 L *;er

@ig.0. Esto se !ace con el fin )e co&pensar los &o&entos en los

apoos.

Fig)ra 7(

/ Es3a"iaien!o en!re vigas

El espacia&iento entre igas ser= aproi&a)a&ente ,.H + eces el

peralte )e la igas. Los alores suele estar entre +. F. &. Asi&is&o'

en algunos casos es coneniente !acer arias co&binaciones paraobtener la solucin &=s econ&ica.


55/77

L V Lu> )e c=lculo *&&0.

Esta)os l&ites )e resistencia

( Fle0i-n

La resistencia factora)a Mr' ser= to&a)a co&o: Mr V W Mn La relacin

natural esfuer>o )efor&acin pue)e ser consi)era)a satisfec!a por un

blo%ue a co&presin )e .6HfXc sobre una >ona li&ita)a a una )istancia

aVcY, )e la fibra )e co&presin eterna. El factor )e Y, ser= to&a)o

co&o .6H para resistencia &enores a +6M"a' para resistencias

&aores' Y, ser= re)uci)o en una proporcin )e .H por ca)a - M"a

)e resistencia' Y, no ser= &enor a .5H.

+ Cor!e

La resistencia al corte factora)a po)r= ser to&a)a co&o: ;r V W ;n


56/77

La resistencia no&inal al corte ;n' ser= calcula co&o la &enor )e:

;n V ;c Z ;s Z ;p

;n V .+HfXcb) Z ;p

Don)e:

;c V Resistencia al corte )el concreto.

;s V Resistencia )el acero.

;p V Co&ponente en la )ireccin )el corte aplica)o )e la fuer>a pre?

esfor>a)a efectia positia si resiste al corte aplica)o.

b V Anc!o efectio )el al&a to&a)o co&o el &ni&o anc!o )el al&a

)entro )e la altura ) efectia )e corte.

/ Es!ado li!e de fa!iga

AAS2#$ consi)era %ue la fatiga necesita ser inestiga)a para

ele&entos si la seccin est= en co&presin ba9o la accin )e las cargas

per&anentes *sin a&plificar0 &=s + eces la carga )e e!culos para

fatiga. Cuan)o se re%uiera consi)erar la fatiga se utili>ar= la

co&binacin )e cargas )el esta)o l&ite )e fatiga.

La seccin se consi)erar= agrieta)a si el esfuer>o )e traccin )ebi)o a

las cargas per&anentes )e preesfor>a)o *sin a&plificar0 &=s ,.H

eces la carga )e fatiga ece)e .+H f [c . El rango )e esfuer>os en el

acero )e refuer>o recto no )ebe ece)er:

Don)e:


57/77

ff V Rango )e esfuer>os *f&a 7 f&in0 en M"a.

f&in V Niel )e esfuer>os &ni&o agrieta)o resultante )el esta)o l&ite

)e fatiga. Ser= positio si es traccin negatio si es co&presin

*M"a0. En igas si&ple&ente apoa)as el alor es .

r! V Relacin )el ra)io a la altura )e las )efor&aciones transersales

)el acero *corrugaciones0 sino se conoce se pue)e to&ar co&o .F.

El rango )e esfuer>os en cables preesfor>a)o nos )ebe ece)er:

,+H M"a para ra)ios )e curatura &aores a .&.

- M"a para ra)ios )e curatura &enores a F.5&.

"ara rangos inter&e)ios se pue)e usar una interpolacin lineal.

Re%uisitos )e )iseBo

Refuer>o &ni&o por flein

El refuer>o &ni&o ser= al &enos ,.+ la resistencia a la rotura )e la

pri&era grieta. Esto seg8n AAS2#$.

C=lculo )e )eflein contraflec!a

"ara las igas el c=lculo )e la )eflein es opcional' en caso )e ser

re%ueri)a por el propietario se pue)e escoger co&o criterio L6 para

)efleiones per&iti)as )e con cargas e!iculares.

+( SU'ESTRUCTURAS < s) afe""i-n a grandes l)"es

El )iseBo )e la subestructura influe )irecta&ente en la configuracin

)e la superestructura.


58/77

"or e9e&plo' la ubicacin )e los estribos )eter&ina la longitu) total )el

puente el n8&ero )e pilares controla el peralte )e las igas. Asi&is&o'

la cali)a) )e la subestructura controla el niel )e funciona&iento )el

puente.

Este )iseBo )e la subestructura re%uiere &aores consi)eraciones

)ebi)o est= epuesta a arios tipos )e cargas co&o )e la

superestructura' )e agua' )e relleno )el suelo )e ci&entacin con sus

respectios tipos )e falla co&o uelco' )esli>a&iento o presin

portante. A)e&=s' el )iseBo se co&plica )e inespera)as con)iciones

geolgicas' o co&plica)as geo&etras )e tableros con curas

!ori>ontales o erticales.

++ Erosi-n

Los estribos pilares ubica)os en el curso )el ro o en las llanuras )e

inun)acin est=n epuestos a la erosin. Desafortuna)a&ente' este

efecto es etre&a)a&ente co&ple9o )e pre)ecir calcular lo %ue lo

conierte en el causante )e la gran &aora )e los colapsos )e

puentes. *;er fig.0

En general' se pue)en )istinguir tres tipos )e erosin. El pri&er tipo )e

erosin ocurren en el fon)o )el ro )urante perio)os )e aeni)as o

inun)acin *er @ig.0. En estos perio)os' las altas eloci)a)es son

capaces )e &oer gran)es canti)a)es )e &ateriales' re)ucien)o el

niel )el fon)o. Este efecto se e incre&enta)o cauces angostos. "ara

con)iciones tpicas' se pue)e )ecir %ue la erosin es proporcional al

incre&ento )el niel )e agua.

Erosin lateral.


59/77

Fig)ra 7+

El segun)o tipo )e erosin ocurre en las curas )e ros *er @ig.0. La

erosin se presenta en las rieras eteriores )e las curas )ebi)o a las

&aores eloci)a)es )el flu9o. En ca&bio' las rieras interiores ser=n

se)i&enta)as pro)ucto )e las ba9as eloci)a)es. Los estribos ubica)os

en los estribos eteriores )e las curas )eber=n ser protegi)os contra la

socaacin colocan)o &allas geota)a )epen)e )e &uc!os factores co&o la

configuracin )e los pilares' el =ngulo )e inclinacin entre el flu9o el

pilar' la contraccin )el cauce los esco&bros )eposita)os en el fon)o.


60/77

Fig)ra 78

+/ Dise6o de es!ri5os

Los estribos son un tipo particular )e &uros )e contencin %ue siren

)e apoo a la superestructura )el puente. El estribo )ebe ser capa> )e

&antener el cauce estable la e> contener el terrapla)os

*ola)i>o0' estribos )e se&igrae)a) *parcial&ente refor>a)os0 o

estribos )e pantalla contrafuerte. En el caso )e puentes proisionales

o en a%uellos en %ue se pue)e )e9ar %ue el terreno caiga libre&ente' se

pue)e construir los estribos con pilotes' iga cabe>al &uro parapeto'

%ue contiene las tierras *estribos abiertos0. En la @ig. se &uestran

algunos tipos )e estribos.

+/$($ Ti3os de es!ri5os$

a0 Estribo )e grae)a) con &uros )e aleta'

b0 Estribos con contrafuertes

Fig)ra 78

Los estribos )e ola)i>o

contrafuertes suelen ser )e

concreto refor>a)o o


61/77

preesfor>a)o. Los estribos )e grae)a) son &=s co&unes para alturas

)e /.&' los estribos )e contrafuertes son &=s usa)os para alturas )e

-. & a &aores. Sin e&bargo' la altura no es una li&itacin estricta

para el tipo )e estribo. La eleccin )el tipo )e estribo se !ace tenien)oen cuenta arios criterios co&o: el costo )e construccin

&anteni&iento' corte relleno )el terreno' seguri)a) en la construccin'

esta con estructuras a)acentes' etc.

La nor&a AAS2#$ *,/0 LR@D 4ri)ge Design Specification' re%uiere

el uso )el &


62/77

+/$+$ ReB)eriien!os de dise6o 3ara es!ri5os

Los estribos est=n su9etos a arios &o)os )e falla co&o se &uestra en

la fig.. Estos &o)os )e falla pue)en ocurrir en el suelo o en la

estructura.

La falla por )espla>a&iento ocurre cuan)o la presin lateral ece)e la

capaci)a) )e friccin )e )espla>a&iento. La falla por capaci)a)

portante suce)e cuan)o se ece)e la capaci)a) )el suelo )e fun)acin.

La falla )e gran)es asenta&ientos con )espla>a&iento se )esarrolla en

suelos arcillosos. Igual&ente' se )ebe reisar las posibles fallas en

&ie&bros estructurales.


63/77

, Ti3os de falla en los es!ri5os$

Fig)ra 77

Criterios )e estabili)a)

"ara el )iseBo )e estribos sobre >apatas se )ebe )iferenciar tres tipos

)e estribos:

Estribos con suelo arcilloso en el relleno o la ci&entacin.

Estribos con relleno granular ci&enta)o en arenas o graas.

Estribos con relleno granular ci&enta)o en roca.

En la fig. 5.6 se &uestra las )iferentes fuer>as )e tierra las %ue pue)e

estar epuesta los estribos. En la figura 5. se &uestran las )istintas

)istribuciones )e presin seg8n el tipo )e estribo el &a el control al olca&iento )el estribo. El criterio

consiste en li&itar la ecentrici)a) )e la resultante. Las ecentrici)a)es

&=i&as son &ostra)as en la tabla:


64/77

La ubicacin )e la resultante Qo pue)e )eter&inarse por:

En la fig. Se &uestra las )iferentes fuer>as )e tierra las %ue pue)e estar

epuesta los estribos.

Fig)ra 79

En la figura se &uestran las )istintas )istribuciones )e presin seg8n el

tipo )e estribo el &


65/77

Fig)ra 7*

+ Dise6o de 3ilares

Los pilares son los apoos inter&e)ios )e la superestructura )el

puente. A)e&=s' tal co&o los estribos' estas estructuras )eben ser

capaces )e soportar el e&pu9e )e los rellenos' la presin )el agua'

fuer>as )e sis&o las fuer>as )e iento. Estas cargas act8an tanto en

el senti)o longitu)inal co&o en el transersal *er fig.0.

#ipos )e fuer>as sobre estribos. Las abreiaturas son las usa)as por

AAS2#$

Fig)ra 7;

Eisten &uc!os tipos )e pilares co&o se pue)e obserar en la fig.Incluso' estos pilares pue)en ser )e for&a !ueca para au&entar la

rigi)e> )el ele&ento.

, Ti3os de 3ilares$

a0 "ilares )e prtico abierto con iga cabe>al.


66/77

b0 "ilares con )iafrag&a.

c0 "ilares )e prtico cerra)o con iga cabe>al.

)0 "ilares con iga en ola)i>o.

e0 "ilares sli)os.

Fig)ra 7,

Des)e el punto )e ista )el &aterial' los pilares pue)en ser )e

&a&postera' concreto ciclpeo' concreto refor>a)o o concreto

preesfor>a)o. Las pilares )e &a&postera concreto ciclpeo se usanpara estructuras )e poca altura en terrenos resistentes. Mientras %ue

los pilares )e concreto ar&a)o preesfor>a)o son co&unes para

alturas &aores.

Se pue)e )ecir %ue los pilares est=n co&puestos por:


67/77

4ase.

Cuerpo o fuste.

Corona o re&ate.

Al igual %ue los estribos' los pilares pue)en ci&entarse con

ci&entaciones superficiales o por &e)io )e pilotes o cilin)ros !inca)os

*er fig.0.

Fig)ra 9>

Fig)ra 9(

,.,.Cri!erios de dise6o

#a&bi


68/77

las )os )irecciones. Sin e&bargo' estas con)iciones po)ran ariar

)epen)ien)o )e las caractersticas particulares )e ca)a proecto.

"ara las ci&entaciones )e los pilares se po)r= elegir entre el &ar arias posibili)a)es )e &anera %ue se obtengan los casos &=s

)esfaorables' tanto en el senti)o longitu)inal co&o en el transersal.

+$ ReB)isi!os de "ol)nas

Los apoos erticales ser=n consi)era)os co&o colu&nas si la relacin

)e altura libre a la &aor )i&ensin en el plano no es &enor %ue +.H.

"ara una colu&na )e seccin ariable la )i&ensin &=i&a en el plano

ser= la )i&ensin &ni&a )e la colu&na. Caso contrario' los soportes

ser=n consi)era)os co&o pilares tipo &uro.

#a&bi


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F.,.Cien!a"iones s)3erfi"iales

Las >apatas ser=n )iseBa)as para &antener las presiones &=i&as

)el suelo o roca &enores a las presiones a)&isibles.

Las >apatas %ue soportan colu&nas o pilares no rectangulares ser=n

)iseBa)as con la !iptesis %ue las colu&nas o pilares act8an co&o

ele&entos cua)ra)os )e =rea e%uialente para la ubicacin )e

secciones crticas )e &o&ento' corte ancla9e )el refuer>o.

Las >apatas ser=n e&potra)as a una profun)i)a) suficiente para

proporcionar la seguri)a) a)ecua)a )e acuer)o al tipo )e suelo la

proteccin contra la socaacin los efectos )e las !ela)as.

Las ci&entaciones ser=n )iseBa)as consi)eran)o el niel fre=tico

&aor espera)o' ealu=n)ose su influencia en los suelos.

En casos )e leanta&iento ser= ealua)a su resistencia estructural

su resistencia al leanta&iento.

"ara el an=lisis )e estabili)a) asenta&ientos )e ci&entaciones se

utili>ar=n las propie)a)es )el suelo o roca calcula)as a partir )e

ensaos )e ca&po o laboratorio. ;alores referenciales po)r=n ser

e&plea)os sola&ente en el esta)o l&ite )e sericio.

El =rea total )e refuer>o no ser= &enor %ue .H )el =rea neta )el

ele&ento ci&enta)o' )a)o un &ni&o )e / barras.

F.+.Cien!a"iones 3rof)ndas

/$+$($ Pilo!es in"ados

La profun)i)a) )el !inca)o ser= )eter&ina)a en base a la resistencia

)el pilote a las cargas erticales laterales' as co&o a los


70/77

)espla>a&ientos espera)os tanto )el pilote co&o )el suelo. A &enos

%ue se llegue al rec!a>o' la profun)i)a) &ni&a ser=:

En suelos co!esios rgi)os granulares co&pactos: F&.

En suelos co!esios blan)os granulares sueltos: 5&.

Los pilotes inclina)os ser=n coloca)os a una profun)i)a) no &enor

%ue un tercio )e su longitu) libre' ecepto en casos )e rec!a>o.

En casos )e suelos blan)os o sueltos sobre estratos fir&es o )uros' el

pilota9e )eber= penetrar el estrato fir&e para li&itar el &oi&iento )el

pilote proporcionar una capaci)a) portante a)ecua)a.

El pilote )eber= ser )iseBa)o para capaci)a) portante' resistencia

estructural soportar asenta&ientos )espla>a&ientos laterales

tolerables. En el an=lisis )e pilotes se ten)r= en cuenta:

Diferencia )e resistencia )e un pilote si&ple un grupo )epilotes.

Capaci)a) )el estrato para soportar la carga )el grupo )e pilotes.

Efectos )el !inca)o )el pilote sobre estructuras a)acentes. Efectos )e socaacin.

#rans&isin )e fuer>as co&o friccin negatia carga )ebi)a al

asenta&iento.

Cargas )ebi)as al asenta&iento )el terreno:

En arcillas' li&os suelos org=nicos.

En rellenos coloca)os reciente&ente en la superficie.

Cuan)o el niel fre=tico !a si)o )epri&i)o.

Los espacia&iento entre centros )e pilotes no ser=n &enores )e

.-H& +.H eces el )i=&etro o la)o )el pilote.


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La )istancia &=s cercana )el pilote al la)o )e la >apata ser= &aor )e

.++H&.

Los pilotes )eber=n estar .F& )entro )e la >apata' luego )e !aber

re&oi)o to)o el &aterial )aBa)o )el !inca)o.

Si la unin )el pilote con la >apata es &e)iante barras o torones el

pilote )ebe estar por lo &enos .,H& )entro )e la >apata. En caso )e

igas )e concreto ar&a)o usa)os co&o cabe>ales soporta)os por

pilotes' el recubri&iento lateral )e los pilotes ser= &aor )e .,H&. M=s

un recubri&iento a)icional parar consi)erar )esalinea&ientos laterales

)el pilote. A)e&=s los pilotes %ue)ar=n .,H& )entro )el cabe>al.

8$ Sis!eas de a3oas )e la

superestructura a la subestructura o )e una superestructura a otra'

per&itien)o los &oi&ientos traslacionales o rotacionales. Los apoos

)eben ser capaces )e resistir las cargas' absorber los &oi&ientos'

satisfacer los re%ueri&ientos )e fatiga resistir la accin )e los aceites'

en inte&perie o>ono at&osf


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S = Aplicable.U = No aplicable.L = Aplicable pero con limitaciones.R = Podra ser aplicable pero requiere consideraciones especiales oelementos adicionales como deslizadores o guas.

7$ A3oa&ientos o rotaciones

el=sticas. Este tipo )e apoo es &u usa)o en puentes )e luces

pe%ueBas.

Fig)ra 9+


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9$ A3o


74/77

*$ Con"l)siones

\


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;$ 'i5liografa

E)ificios )e acero )e arias plantas

DiseBo conceptual *e)ificioscon grandes luces#

@ACUL#AD DE INGENIER]A U.4.A. Departa&ento Construcciones Estructuras 2$RMIG^N II 7 -/.H

$!%&'C% ' S($'!'S!(C(!)S '*$%S+%! +-.

/!)-C+SC% '. )!'LL)-% %0'1

Correo francisco.arellano23gmail.com

[email protected]
mailto:[email protected]:[email protected]


76/77

GU]A "ARA EL DISE_$ DE "UEN#ES C$N ;IGAS L$SAS Ernesto

Se&inario Manri%ue "iura' +H )e @ebrero )e +/ @ACUL#AD DE

INGENIER]A Departa&ento )e Ingeniera Ciil

;ocabulario

Fr3.Un to )e pl=stico con i)riofibroso. #pica&ente' esto a&pla la te&peratura )e operacin )e los&ateriales a aproi&a)a&ente +H`@ la resistencia a la tensin *en psi0 a

aproi&a)a&ente )ie> eces la )el ";C. Aas!o.Asociacin A&ericana )e Autori)a)es Estatales )e Carreteras

#ransporte *A&erican Association of State 2ig!a an) #ransportation$fficials0

LR@D o LSD : Li&it States Design?JDiseo Lmite Unidos AISI: )merican +ron and Steel +nstitute 4JInstituto a&ericano )el !ierro el acero SAE: Society of )utomoti5e 'ngineers7 JSocie)a) )e Ingenieros Auto&otoresK


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El &

resistencia de materiales- grandes luces

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