UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE SANTIAGO UTESAFacultad de Arquitectura e IngenieraCarrera de Ingeniera CivilDISEO DEL PUENTE VIGA -LOSA, SOBRE EL RIO LASLAVAS (SANTIAGO)Monografa para optar por el ttulode Ingeniero CivilPRESENTADO POR:RICHARD LEONEL MOYA M.ABRAHAN TAVERAS BAEZASESORES:ING. JUAN ELIAS ORTIZING. ALBERTO A. RODRGUEZ, Ph.D.Santiago de los CaballerosRepblica DominicanaDiciembre, 2009.

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE SANTIAGO UTESAFacultad de Arquitectura e IngenieraCarrera de Ingeniera CivilDISEO DE PUENTE VIGA-LOSA SOBRE EL RIO LASLAVAS (SANTIAGO)Monografa para optar por el ttulode Ingeniero CivilPRESENTADO POR:RICHARD LEONEL MOYA M. 1-01-4402ABRAHAN TAVERAS BAEZ 1-04-3684ASESORES:ING. JUAN ELIAS ORTIZING. ALBERTO A. RODRGUEZ, Ph.D.Santiago de los CaballerosRepblica DominicanaOctubre, 2009.Diseo del Puente viga-losa Sobre el ro las Lavas(Santiago)ndiceDedicatorias.........iiAgradecimientos......vResumen.....viiIntroduccin.............xiiiCaptulo I. Generalidades: Puente1.1 Concepto de puente .........21.2 Origen y evolucin de puentes ..21.2.1 Histria de los puentes dominicanos........41.3 Tipos de puentes ....51.3.1 eleccin de puentes .....51.4 Clasificacin de los puentes........................61.4.1 Dependiendo del tipo de estructura..............61.4.1.1 Puentes losas.............71.4.1.2 Puente vigas..71.4.1.3 Puentes de arcos............71.4.1.4 Puentes de armaduras....81.4.1.5 Puentes sustentados por cable...81.4.1.5.1 Puentes colgantes.....81.4.1.5.2 Puentes atirantados..........91.4.1.5.3 Puentes voladizos (cantilever)...101.4.1.5.4 Puentes flotantes....111.4.1.5.5 Puentes mviles.....111.4.1.5.5.1 Basculantes..............................121.4.1.5.5.2 Giratorios y horizontales.121.4.1.5.5.3 De elevacin vertical...131.5 Segn su funcin y utilizacin..141.5.1 Puentes peatonales....141.5.2 Puentes carreteros.....141.5.3 Puentes ferroviarios......151.6 Diversidad de puentes segn los materiales.....151.6.1 De madera.........151.6.2 De mampostera............151.6.3 De acero ..............161.6.4 De hormign armado.......................171.6.4.1 Pretensado...171.6.4.2 Postensado...........................................................181.6.5 Compuesto.........191.7 Superestructura de los puentes.....................................................191.8 Subestructura e infraestructura de los puentes.........20Captulo II: Elementos , Materiales y Mantenimiento de los Puentes2.1 hormigon armado.232.1.1 Cemento...242.1.1.1 Cemento portland...242.1.2 Agua.252.1.3 Agregados........................252.1.3.1 Agregados finos...........262.1.3.2 Agregados gruesos.......262.1.4 Aditivos........272.2 Resistencia del hormign......272.2.1 Resistencia a la compresin...............282.2.2 Resistencia a la abrasin....292.3 Acero......302.3.1 Acero de refuerzo................312.3.2 Acero corrugado .............322.3.3 Acero estructural.....342.4 Elementos estruturales de los puentes..352.4.1 Super estructura.......352.4.2 subestructura............372.4.3 Infraestructura..........372.4.3.1 Cimentacion........382.4.3.1.1 Pilotes....402.4.3.1.1.1 Funciones de los pilotes.....402.4.3.1.1.2 Tipos de pilotes......412.4.4 Muro de contencion.....432.4.4.1 Tipos de muros....442.5 Causas que generan problemas en los puentes.....452.6 Mantenimiento de los puentes...........492.6.1 Mantenimiento preventivo.......................................................502.6.2 Mantenimiento correctivo................51Captulo III: Detalles y Especificaciones del Proyecto3.1Objetivo.......563.2Ubicacin.563.3Descripcin............. 563.4Especificaciones de la AASTHO.........................................................573.5Cargas..........................................623.5.1Carga viva............623.5.2 Carga de impacto................633.5.3 Carga muerta.......................................653.5.4 Cargas por viento....663.5.5 Cargas ssmica....723.6 Fuerzas...753.6.1 Fuerzas centrifugas.....763.6.2 Fuerzas por cambio de temperatura........773.6.3 Fuerzas por empujes de tierra.....793.7 Estudios.........803.7.1 Hidrolgicos........803.7.2 Topogrfico.....823.7.3 Suelo........833.7.4 Transito............92Captulo IV: Diseo del Puente Viga-Losa4.1 Anlisis y diseo de losa ..944.1.1 Momento muerto..954.1.2 Momento vivo .....954.1.3 Momento de impacto............954.1.4 Diseo en la etapa elastica de losas ........964.2 Diseo de Baranda.......974.3 Analisis y Diseno de vigas interiores.1004.3.1 Momento muerto...1004.3.2 Momento vivo.......1014.3.3 Momento de impacto.....1034.3.4 Fuerza cortante de diseno..1044.3.4.1 Cortante vivo.....1044.3.4.2 Cortante muerto.........1054.3.4.3 Cortante de Impacto........1054.3.5 Diseo de la viga interior...........1054.4 Anlisis y Diseo de vigas exteriores.1064.4.1 Momento muerto....1064.4.2 Momento vivo........1074.4.3 Momento de Impacto.....1074.4.4 Fuerza cortante de diseo .........1084.4.4.1 Cortante vivo ....1084.4.4.2 Cortante muerto ....1084.4.4.3 Cortante de impacto ..1094.4.5 Diseo de la viga exterior.....1094.5 Diseo de Columnas............1104.6 Diseo de pilotes.............1114.6.1 Resistencia como columna.1124.7 Diseo de zapata.....1134.8 Detalles finales ......118Conclusiones...........................................................................................124Recomendaciones...................................................................................129Glosario.......131Anexos.....135Bibliografa.............................................................................................137DedicatoriaIIA Dios: por darme la existencia, por siempre estar conmigo en todomomento, por darme unos padres ejemplares y ensearme que todo cuestasacrificio.A mis padres,Ada Noris MendozayRichard Leonel Moya: por todo el amor, dedicacin, confianza y todo su empeo para ver hoy en m susueo realizado.A mi Esposa,Yamilka Trinidad, mis suegros y mis cuados por suayuda intelectual y social en el desarrollo de mi carrera.A mis hermanos de sangre y de crianza,Carolina,CarlosAlberto,Carlos Enrique,Argenis FlixyRichelli: por el gran amor ycomprensin que me han brindado, este logro es de ustedes.A mis sobrinos, a mis abuelos,Enrique,Efran,Angelito,Gladis,ElenayAna,tos,primosy dems familiares: por su apoyo incondicional.A mi compaero de monogrfico,Abrahan Taveras: por ayudarme cuando lo necesitaba, hacindolo incondicionalmente.A misamigos:Marcos del Rosario,Dilson Pea,Rafael, Guelvin.RichardIIIA mi seor Dios,pordarmelaFortalezacadadaparapoderalcanzartodoloquemehepropuestoenmivida.A mis padres,Yanet Alt. Bez y Tedulo Taveras Prez,porensearmelosvaloresquetantomehanservidoenmivida,porelamor,comprensinyelapoyo.A mis hermanos,Ana Taveras Bez y Tedulo Taveras Bez,porservirmedeejemploydeestmuloparaalcanzarserunhombredebiencomoustedes,losquiero.Amiqueridaabuelaconsuelo Ramrez Rivas, portantocarioyapoyobrindado.Yaesosserestanespeciales,EgnoraTaveras P., Rafael Ant. Bez P. (Cucullo) y Narciso E. Gonzales.Al Lic. Abel Rojas Nez ,porsusaportesamidesarrollointelectual,muchsimasgracias!!!.A mis compaeros de estudio,sin excepcin,PerosobretodoamicompaerodemonogrficoRichard Moya y a las Flias.Taveras Das,Rojas Taveras, Bez Castillo, Gmez Bez, Ramrez Pea, RamrezRamrez, Bez Nez, Taveras Melgen.AbrahanAgradecimientoVADios: por habernos facilitado los recursos y la sabidura necesaria para realizar nuestro ms preciado objetivo: nuestra carrera universitaria.Ala Universidad Tecnolgica de Santiago (UTESA): por formarnos y prepararnos como profesionales.A todas las personas, familiares y amigos, que colaboraron deForma directa o indirecta.Al Doctor Alberto Rodrguez, nuestro asesor metodolgico yColaborador principal.Al ingeniero Elas Ortiz, nuestro profesor asesor por sus enseanzasclaras y precisas.A los ingenieros: Persio Gmez, Elvin Cabrera, Juan Pichardo, LusAlmonte, Omar Sandivar, Atuey Martnez y Samuel Salomn. Por susenseanzas y respeto hacia nosotros.RichardyAbrahan.ResumenVIIEl puente viga losa sobre el ro de la lavas en el municipio de villaGonzles, se ha de tomar para realizar un diseo que pueda solucionar eldeterioro por socavacin en su fundacin ya que pone en peligro la vida decada uno de los transentes que utilizan tan importante obra. Este diseodebe de estar acorde con lo que demanda esta estructura debido alvolumen de trfico que toma este puente como va de acceso. Se demandade que los usuarios que circulen por el mismo se sientan con la debidaseguridad y comodidad que amerita la autopista Dr. Joaqun Balaguer R. porque as tambin garantiza el desarrollo econmico de la zona y la regin.Por la importancia de esta autopista, por la arteria vial que representa,ya que esta sirve de va de comunicacin para los viajantes que van desde lalnea noroeste a la ciudad de Santiago y viceversa. Es por esa razn que elauge de vehculos que circulan por la misma es de mucha consideracin.Los puentes son construcciones artificiales que permiten salvar accidentes geogrficos o cualquier otro obstculo fsico, el diseo de cada puente vara dependiendo de su funcin y de la naturaleza del terrenosobre donde se construir el puente.VIIIDesde que el hombre busco como solucin de un problema dedepresin topogrfica colocando un tronco de algn rbol ya empezara loque hoy en da conocemos como puentes. Despus de los troncos derboles, los siguientes puentes fueron arcos hechos con troncos o tablones yeventualmente con piedras, usando un soporte simple y colocando vigastransversales. La mayora de estos primeros puentes eran muy pobrementeconstruidos y raramente soportaban cargas pesadas. Fue esta insuficiencia laque llev al desarrollo de mejores puentes. El arco fue usado por primeravez por el Imperio Romano para puentes y acueductos, algunos de loscuales todava se mantienen en pie.Tambin en la Repblica Dominicana tuvo su inicio cuando en laciudad de Santo Domingo, Rodrigo de Liendo dio inicio a la contribucinde un puente que comunicara la ciudad con la margen oriental del roOzama, el cual servira tambin de acueducto en el ao 1535. El puente erade piedra, de acuerdo a informaciones dadas por Gonzalo Fernndez deOviedo en 1544, durante una pesquisa contra Fue en mayor parte, destruido por las aguas del Ozama antes de que finalizara o pudiera concluirse suconstruccin.IXLos elementos principales que componen un puente son lasuperestructura, subestructura y la infraestructura.La superestructura de un puente est formada por el tablero, losa deacceso, por las vigas longitudinales, vigas transversales o dearriostramiento, calzada, carpeta de rodamiento o de desgaste, vereda,guardarruedas, barandas o defensas, desages, juntas, Apoyos. LaSubestructura est conformada por estribos, pilas o pilares, proteccin detaludes, muros de vuelta, muros de ala. Y la infraestructura est formada por las fundaciones, los pilotes, cajones de fundacin.Es importante destacar que el objetivo general es disear un puenteViga-losa paralelo a otro existente en la comunidad de las lavas y quecumpla con todos los requisitos de diseo que demande esa zona.El puente vehicular cuya solucin estructural corresponde a unsistema isosttico de 4 apoyos y 3 claros de 13.33m estar compuesto por 6vigas T de hormign armado con separacin de 1.92m con una longitud de40m, apoyada sobre 4 pilas en cada apoyo, que estarn sobre pilotes, laaltura efectiva del puente ser de 12m y un ancho de 10.20m. El puenteconstar con una va y dos carriles de 4m del ancho; sobre las vigasdescansa una losa de hormign de 15cm y una carpeta asfltica de 4pulgadaXde espesor. Tambin el puente constar con un sistema de barandas dehormign armado.Hasta hoy en da en la Repblica Dominicana no existe una norma oreglamento interno que pueda ser usado para el diseo estructural de un puente. Se han adoptado como cdigo y especificaciones de diseo lasnormas AASHTO. Tambin, es utilizado el cdigo ACI-318 y los manualesque emite al respecto la Secretara de Estado de Obras Pblicas yComunicaciones (SEOPC).Entre los estudios necesarios para el proceso del diseo se hicieronuna serie de anlisis para poder disear el puente, que van a incidir en sutipologa, su longitud total, el nmero de vanos, cimentaciones y sucolocacin en el entorno del sitio, dichos estudios son: ancho del puente,seccin longitudinal, estudios topogrficos, estudios geolgicos, estudioshidrolgicos y estudios de transito como metodologa a utilizar.En el anlisis y diseo estructural se hizo una idealizacin de laestructura para dimensionar los distintos elementos estructurales que van asoportar las cargas de servicio, logrando una transmisin satisfactoria de lascargas hacia el terreno de fundacin.XIEn este tipo de sistema que impera en la Repblica Dominicana,donde no existe una cultura de mantenimiento a las estructuras de carcter pblico y tambin en el sector privado,se debiera empezar a trabajar paraque el mantenimiento Preventivo sea de obligacin en toda obra civil, yaque pues, se disminuira el gasto en reparaciones de carcter correctivo. El puente de las lavas ha sido fruto de ese tipo de negligencia, que por falta demantenimiento preventivo esta estructura asido fruto de una demolicin por no percatarse del problema que se vena manifestndose en la fundacin elmismo. Antes de realizar algn trabajo de fundaciones es de sumaimportancia que el diseo del mismo este acorde con los datos arrojados por un buen estudio de suelo donde se pueda hincar las cargascon un Q (Q=resistencia mxima que soporta el suelo) de diseo. Si el Qdeseado no es posible conseguirlo superficialmente hay que acudir a lacolocacin de pilotes no importando a la profundidad que arrojen los datosdel estudio geotcnico.IntroduccinXIIIEn la comunidad de las lavas del municipio de Villa Gonzles, provincia de Santiago de los 30 caballeros. Se encuentra una depresintopogrfica por el cual drena el ro que lleva como nombre el mismo de lacomunidad (Ro de las lavas). Fruto a las grandes precipitacionesregistradas en el ao 2008, el puente que cruza este ro fue fruto de lo quese conoce como socavacin en la fundacin del que se soportaba estaestructura manifestndose posteriormente un asentamiento, que imposibilitque los transentes siguieran utilizando una de las vas de dicha carretera por temor de ser vctimas fatales en este tramo.A razn de que el puente fue construido monolticamente, esto sirvide motivo para ejecutar la demolicin total de todos los elementos queconformaban dicho puente. Tcnicamente, se entiende que cuando unaestructura monoltica sede en una de sus partes se considera que el elementocompleto ha sido afectado por el asentamiento. Ya que por motivosestructurales establecidos en las normas del ACI y de la AASHTO se llega la determinacin de la demolicin total del puente.Este tramo carretero es considerado de unos de los ms transitados enla Repblica Dominicana, donde por el mismo circulan una gran cantidadde vehculos llevando mercancas y aportes al turismo interno generando asXIVun gran aporte al establecimiento econmico y social para el cibao y lanacin.En todos tramos carreteros se pueden encontrar accidentesgeogrficos que limitan la continuidad de un tramo de la va con respecto aotro. Dichos accidentes pueden ser corregidos a travs de relleno,alcantarillas de cajn o en el caso que se demande de una estructura demayor carcter o envergadura como lo es un puente.Es de suma importancia el diseo de este puente ya que como se hamencionado anteriormente las vas de comunicaciones son vitales para eldesarrollo de los pueblos.El diseo de esta estructura se considera de mucho valor para el libreacceso de los transentes que demandan de esta va de comunicacindiariamente.Esta investigacin posee como objetivo general disear el puenteviga losa sobre el ro de las Lavas. Por motivo de restaurar el fcil accesode los vehculos que demandan de este puente.Los objetivos especficos son: restablecer el transporte para losusuarios de la va, ofrecer mayor seguridad a los transentes, para que laXVva mantenga su eficiencia y as los vehculos circulen con la velocidad dediseo de la autopista, analizar las cargas ms desfavorables ocasionadas por el peso de los vehculos que van a utilizar dicho puente, mantener lacomunicacin de esta importante va, para que contine el desarrollo socio-econmico de la regin.Aqu se determinarn diversos objetivos concernientes a la bsquedade un puente que sea capaz de cumplir con la demanda de la zona,analizando los distintos tpicos de inters para un buen diseo estructuralque pueda este a su vez cumplir con la demanda de cargas y vida til de laestructura.Presentar un buen diseo de la losa del puente, de las vigas quereciben las cargas de la losa, el diseo de los pilares y posteriormente eldiseo de la fundacin que soportar los elementos ya antes mencionados.Y para alcanzar estos objetivos se enfocar la investigacin desde elestudio topogrfico, estudio de suelo, estudio hidrolgico y estudio detransito. Donde estos estudios se deben realizar en funcin a la ubicacindel proyecto.XVIresentar las distintas variables de carga posible que puedan ser expuestas a la losa. Estas cargas pueden ser como son el peso propio del lacarpeta de rodadura(Asfalto) , peso propio de la losa de hormign armado,cargas vivas generadas por camiones estandarizados (HS20), las cargas quereciben las vigas , cargas transmitidas a los pilares , etc.La investigacin estar limitada al anlisis bibliogrfico y decampo para el diseo del puente en el ro de las lavas. Tambin cabemencionar que se llevara a cabo en la investigacin un recuento histricode otros puentes cercanos o prximos a la regin. Donde se formularnhiptesis para llegar a la solucin del problema por el cual est pasando laestructura. Estos resultados se presentaran de forma descriptiva, explicativacuales son los mtodos, normas y anlisis aplicados para el diseo del puente.Esta investigacin tuvo limitaciones a lo concerniente ainformaciones que se debieron obtener por partes de las autoridadescompetentes relacionadas con el proyecto de las lavas. Por tal motivo lasinformaciones ofrecidas en este material fueron un poco limitadas con larealidad del proyecto, as que, las informaciones brindadas fueroninformaciones generales.XVIIEste material presenta cuatro captulos en lo cuales se desglosan de lasiguiente manera:El primer captulo se enfocar a todo lo relacionado con lasgeneralidades de los puentes. Desde su historia hasta las clasificaciones decada tipo de puentes existentes, dependiendo del tipo de estructura, segnsu funcin, utilizacin y diversidad de materiales con fines constructivos.El segundo captulo tratar de los elementos, materiales ymantenimientos de los puentes brindando una serie de informaciones queservirn de conocimiento para poder tratar con ms propiedad la utilizacinde cada uno de los elementos y los materiales que pueden ser utilizados para la conformacin de los mismos y a su vez tener un cierto nivel deilustracin en cuanto a los mantenimientos de los puentes.En el captulo tres se desarrollarn los detalles y especificaciones dedicho proyecto donde se encontrara todo lo concerniente al objetivo,ubicacin y descripcin de la obra. Presentado en este todo lo que competea las especificaciones de la AASHTO, cargas, fuerzas y estudios queservirn de antesala para el diseo.XVIIIEl captulo cuatro, ya en este con todos los datos obtenidos se proceder a la parte concerniente al diseo del puente. Donde se harn losdebidos anlisis estructurales de cada uno de los elementos que conformanel puente y a su vez el diseo del mismo utilizando las normas de laAASTHO, ACI-318 y los manuales de la SEOPC.Captulo IGeneralidades: Puente2El pr opsito de ste captulo es oriental al lector acerca de los aspectosfundamentales de puentes como son: su concepto, historia, clasificacin, tipode puente, sus funciones, etc.1.1 Concepto de puenteUn puente es una construccin, por lo general artificial, que permitesalvar un accidente geogrfico o cualquier otro obstculo fsico como un ro,un can, un valle, un camino, una va frrea, un cuerpo de agua, o cualquier obstruccin. El diseo de cada puente vara dependiendo de su funcin y lanaturaleza del terreno sobre el que el puente es construido.Su proyecto y su clculo pertenecen a la ingeniera estructural, siendonumerosos los tipos de diseos que se han aplicado a lo largo de la historia,influidos por los materiales disponibles, las tcnicas desarrolladas y lasconsideraciones econmicas, entre otros factores.1.2 Origen y evolucin de los puentesLos puentes tienen su origen en la misma prehistoria. Posiblemente el primer puente de la historia fue un rbol que us un hombre prehistrico paraconectar las dos orillas de un ro. Tambin utilizaron losas de piedra para3arroyos pequeos cuando no haba rboles cerca. Los siguientes puentesfueron arcos hechos con troncos o tablones y eventualmente con piedras,usando un soporte simple y colocando vigas transversales. La mayora deestos primeros puentes eran muy pobremente construidos y raramentesoportaban cargas pesadas. Fue esta insuficiencia la que llev al desarrollode mejores puentes. El arco fue usado por primera vez por el ImperioRomano para puentes y acueductos, algunos de los cuales todava semantienen en pie. Los puentes basados en arcos podan soportar condicionesque antes se habran llevado por delante a cualquier puente.Los puentes de cuerdas, un tipo sencillo de puentes suspendidos,fueron usados por la civilizacin Inca en los Andes de Sudamrica, justoantes de la colonizacin europea en el siglo XVI.Un ejemplo de esto es el Puente de Alcntara, construido sobre el RoTajo, cerca de Portugal. La mayora de los puentes anteriores habran sidobarridos por la fuerte corriente. Los romanos tambin usaban cemento, quereduca la variacin de la fuerza que tena la piedra natural. Un tipo decemento, llamado pozzolan, consista de agua, lima, arena y roca volcnica.Los puentes de ladrillo y mortero fueron construidos despus de la era4r omana, ya que la tecnologa del cemento se perdi y ms tarde fueredescubierta.1.2.1 Historia de los puentes dominicanos"Todava a finales del siglo XIX la comunicacin terrestre entre los pueblos de la Repblica Dominicana era muy precaria y debido a que erams fcil habilitar puertos que construir caminos y puentes, se fueronfundando ciudades en la extensa lnea costera, donde adems se contaba contierras frtiles. Los caminos utilizados eran prcticamente los mismos quedurante La Colonia y la ausencia de puentes haca muy largo y tedioso losviajes, ya que haba que ir traspasando los ros o cruzndolos en barcas(Montas, 1999, p.38)."En la ciudad de Santo Domingo, Rodrigo de Liendo dio inicio a lacontribucin de un puente que comunicara la ciudad con la margen orientaldel ro Ozama, el cual servira tambin de acueducto en el ao 1535."(Montas, 1999, p.24). El puente era de piedra, de acuerdo a informacionesdadas por Gonzalo Fernndez de Oviedo en 1544, durante una pesquisacontra Fue en mayor parte, destruido por las aguas del Ozama antes de quefinalizara su construccin. El cicln de San Zenn del 3 de septiembre del5ao 1930, destruy nuevamente el puente Ozama, que fue reconstruido posteriormente por segunda vez. Otros de los puentes ms antiguos fue el delro Yaque del Norte en la ciudad de Santiago; el cual fue construido en elao 1918, cuando la ocupacin norteamericana. "El primer puente metlicoconstruido en el pas fue el puente Ozama, el cual una la ciudad de SantoDomingo con el barrio de pajarito y construido para el ao 1878 bajo labendicin de monseor Roque Cocchia" (Abad, 1988, p.69). Muchos otros puentes metlicos se encuentran entre caaverales, ya que forman parte de lared ferroviaria utilizada por las industrias azucareras, en todas las regionesdel pas.1.3 Tipos de puentesLos puentes se clasifican de diversas formas de acuerdo a suutilizacin y construccin como se mencionar mas adelante.1.3.1 Eleccin de puentesPara elegir el tipo de puente ms adecuado, es necesario disponer previamente de los datos del proyecto de puente, para luego seguir con lasetapas o procesos, que se especifican a continuacin: Fijar en formaaproximada la infraestructura, la luz de cada uno de los tramos y el tipo de6superestructura, fijando adems los posibles sistemas de fundacin as comosus profundidades aconsejables en funcin de la capacidad portante delterreno incluidas las profundidades estimadas de socavacin. Una vez (fijadaesta cota y la de la rasante, se obtendr la altura de las pilas, las cuales ya danuna primera idea de la longitud de los tramos, porque segn lo muestran los proyectos ms satisfactorios se establece que esta luz generalmente estcomprendida entre 25 y 4.5 veces la altura de la pila medida desde la cota defundacin hasta la parte superior de su coronamiento. Tratndose de pilotaje,este punto ms bajo corresponde a la seccin de empotramiento de los pilotes en el terreno incluida la mxima profundidad de socavacin y laconsistencia del terreno.1.4 Clasificacion de puentesLos puentes se clasifican de acuerdo a su funcionalidad y utilizacinde materiales de construccin.1.4.1 Dependiendo del tipo de estructuraEstos se pueden diferenciar de la siguiente manera:71.4.1.1 Puente losaLos puentes de losa son las estructuras ms sencillas. Por susimplicidad, resultan convenientes para salvar luces pequeas (menores de10 metros) y adems, siendo cada tramo independiente no se ven afectados por los asentamientos del terreno. Estos puentes estn construidos por unalosa plana de concreto armado, maciza o aligerado con bloques de arcilla,que salva la luz entre los apoyos.1.4.1.2 Puente vigaLas vigas se utilizan como largueros longitudinales, colocados a intervalosregulares, paralelos a la direccin del trfico, entre los estribos y pilas. Eltablero, colocado sobre la aleta superior, casi siempre provee soporte lateralcontra el pandeo. Los diafragmas entre las vigas ofrecen arriostramientoadicional y tambin distribuyen lateralmente las fuerzas a las vigas antes deque el hormign haya curado.1.4.1.3 Puentes de arcosEs un puente con apoyos a los extremos del vano, entre los cuales sehalla una estructura con forma de arco por donde se transmiten las cargas. Eltablero puede estar apoyado o colgado de esta estructura principal, dandoorigen a distintos tipos de puentes.81.4.1.4 Puentes de armadurasSon los conformados por una serie de elementos entrelazados por coyunturas denominadas nodos. Estos pueden ser de acero o madera.La armadura es una viga compuesta par elementos relativamentecortos y esbeltos conectados por sus extremos. La carga fija del peso del pavimento y la carga mvil que atraviesa el puente se transmiten por mediode las viguetas transversales del tablero directamente a las conexiones de loselementos de la armadura. En las diversas configuraciones triangularescreadas por el ingeniero diseador, cada elemento queda o en tensin o encompresin, segn el patrn de cargas, pero nunca estn sometidos a cargosque tiendan a flexionarlos.1.4.1.5 Puentes sustentados por cablesSon los puentes que utilizan cables de acero de alta resistencia parasoportar las cargas que actan sobre l. Estos se clasifican en varios tipos:1.4.1.5.1 Puentes colgantesUn puente colgante es un puente sostenido por un arco invertidoformado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales que estn anclados en los extremos del9puente y sujetos por grandes torres de hormign o acero. A diferencia de los puentes vigas, estas estructuras son capaces de soportar grandes luces.1.4.1.5.2 Puentes atirantadosLos elementos fundamentales de la estructura resistente del puente atirantado son los tirantes, que son cables rectos que atirantan eltablero, proporcionndoles una serie de apoyos intermedios ms o menosrgidos. Pero no slo ellos forman la estructura resistente bsica del puenteatirantado; son necesarias las torres para elevar el anclaje fijo de lostirantes, de forma que introduzcan fuerzas verticales en el tablero.Los puentes atirantados, sobre todo si tienen varias torres, pueden ser muy parecidos a los colgantes, pero no lo son. En la construccin de un puente colgante se disponen muchos cables de pequeo dimetro entre los pilares y los extremos donde se anclan al suelo o un contrapeso, estoscables, son la estructura primaria de carga del puente. Despus sesuspenden otros cables del cable principal, y ms tarde se coloca esta,sostenindola de dichos cables.101.4.1.5.3 Puentes voladizos (cantilevers)Grafico 1.2puente en voladizoFuente:http//es.wilkipedia.org/image/puentesvoladizosLa expresinpuente por volados (voladizos) sucesivoshacereferencia a un procedimiento de construccin utilizado con frecuencia engrandes puentes. El mtodo consiste en construir la superestructura a partir de las pilas o pilones, agregando tramos parciales que se sostienen del tramoanterior. Esta maniobra se realiza de manera ms o menos simtrica a partir de cada piln, de manera que se mantenga equilibrado y no est sometido agrandes momentos capaces de provocar su vuelco.Puede utilizarse en puentes construidos con cualquier material, aunquelo comn es que se reserve para puentes viga de seccin hueca construidosen hormign postensado, en los cuales las secciones parciales se construyen

11en sitio mediante la tcnica de encofrado deslizante o se construyen comodovelas prefabricadas que se llevan a su sitio mediante gras de gran porte.1.4.1.5.4 Puentes flotantesSe apoyan sobre flotadores que pueden tener diversos tamaos.Consisten fundamentalmente en un tablero apoyado sobre una serie deelementos flotantes que sirven para mantenerlo en una situacin ms omenos fija. Estos elementos flotantes son muy variados tales como barcas, pontones cerrados, etc.Los primeros puentes flotantes fueron de odres o barcas y datan delSiglo V antes de Cristo. Ya desde esta fecha a nuestros das se vienenutilizando este tipo de puentes flotantes en ros profundos o donde resultadifcil cimentar.1.4.1.5.5 Puentes movilesLos puentes mviles son aquellos en que el tablero o parte de l esmvil con tal de permitir el paso alternativo a dos tipos de trfico muydiferente, generalmente el terrestre y el martimo. De este modo cuandoestn cerrados permiten el paso de los vehculos o ferrocarriles y cuandoestn abiertos permiten el paso de los barcos. Estos son:121.4.1.5.5.1 BasculantesGrafico 1.3puente BasculanteFuente:http// www.construaprende.comLos Puentes Basculantes, giran alrededor de un eje horizontal situadoen una lnea de apoyos de manera que podemos incluir en ellos los levadizosy los basculantes. Son los puentes ms clsicos y de mayor uso en laactualidad.1.4.1.5.5.2 Giratorios y horizontalesGrafico 1.4puentes giratorios y horizontalesFuente:http// www.construaprende.com

13Los puentes giratorios de eje vertical tienen dos posibilidades deapertura que son el giro de dos vanos simtricos respecto a una pila situadaen el centro del canal de navegacin o bien girar dos semivanos con suscompensaciones sobre dos pilas situadas en los bordes del canal.Puentes de desplazamiento horizontal: La mayora son flotantes. El puente se desplaza longitudinalmente sobre rodillos avanzando oretrocediendo en voladizo libre hasta llegar al apoyo de la otra orilla.1.4.1.5.5.3 De elevacin verticalGrafico 1.5puente de elevacin verticalFuente:http// www.construaprende.comPuentes de desplazamiento vertical: Son tableros simplementeapoyados cuyos apoyos se pueden mover verticalmente cuyos apoyos se

14pueden mover verticalmente para elevarlos a la cota que requiere el glibodel canal de navegacin. Normalmente se elevan tirando de sus cuatroesquinas. Este sistema es apto para luces grandes.1.5 Segn su funcin y utilizacinA los puentes los podemos clasificar segn su funcin y utilizacin en:1.5.1 Puentes peatonalesSon los que estn destinados al paso de las personas, en lugares en losque resulta inseguro el trnsito peatonal. Estos puentes son primordiales enlugares donde existen escuelas, hospitales, centros de comercio, entre otros.Los puentes peatonales pueden ser:1.- De acuerdo al material construido: de acero, de concreto y mixtos2.- De acuerdo a su estructura: En arco, atirantado, sobre vigas.1.5.2 Puentes carreterosSon aquellos que se utilizan para el trnsito de una carretera ordinariasobre un curso de agua o el paso sobre otra va.151.5.3Puentes ferroviariosPuentes que salvan desniveles amplios y profundos, para una vafrrea que permite el paso del ferrocarril.1.6Diversidad de puentes segn los materialesSegn sus materiales de construccin, los puentes podrn ser de:1.6.1 De maderaLos puentes de madera se han utilizado eficientemente, con luces dehasta 20 m, en caminos de poca circulacin, con vehculos livianos. La granventaja de este tipo de puentes es la reduccin de costos al utilizar materialesy mano de obra de la misma zona. La mayor parte de puentes de maderaconstruidos en el pas son pequeas estructura rsticas en caminos desegundo, tercer orden y vecinales.1.6.2 De mamposteriaGrafico 1.6puente de mamposteriaFuente:http//es.wilkipedia.org/image/puentes peatonales

16Los puentes de mampostera en piedra, ladrillo y hormign en masa;son siempre puentes en arco, pues estos materiales solo resisten esfuerzos decompresin; su vida til es ilimitada, pues todava se usan puentes romanos,sin prcticamente gastos de conservacin.1.6.3 De aceroGrafico 1.7puente de aceroFuente:http// http//es.wilkipedia.org/image/puentes peatonalesCabe mencionar que a finales del siglo XIX se empez a utilizar elacero para la construccin de puentes. Conseguir que los materiales seandctiles y no frgiles, es uno de los logros importante de su tecnologa. Los puentes metlicos tienen dos tipos de limitantes: su costo por utilizar materiales importados, y la necesidad de un mantenimiento considerable.

171.6.4 De hormign armadoGrafico 1.8puente de hormign armadoFuente:http// http//es.wilkipedia.org/image/puentesdehormigonLa principal caracterstica estructural del hormign es que resiste muybien los esfuerzos de compresin, pero no tiene buen comportamiento frentea otros tipos de esfuerzos (traccin, flexin, cortante, etc.), por este motivoes habitual usarlo asociado al acero, recibiendo el nombre de hormignarmado, comportndose en conjunto muy favorablemente ante las diversassolicitaciones.1.6.4.1 PretensadoGrafico 1.9Viga pretensadoFuente:http// http//es.wilkipedia.org/image/puentespretensados

18Son los elementos estructurales de hormign sometidosintencionadamente a esfuerzos de compresin previos a su puesta enservicio. Esta tensin se aplica mediante cables de acero que son tensados yanclados al hormign.1.6.4.2 PostensadoGrafico 1.9Viga postensadaFuente:http// http//es.wilkipedia.org/image/hormigonpostensadoEs aquel hormign al que se somete, despus del vertido y fraguado, aesfuerzos de compresin por medio de armaduras activas (cables de acero)montadas dentro de vainas. A diferencia del hormign pretensazo, en el quelas armaduras se tensan antes del hormigonado, en el postensado lasarmaduras se tensan una vez que el hormign ha adquirido su resistenciacaracterstica.

191.6.4.3 CompuestoGrafico 1.10Puente compuestoFuente:http// http//es.wilkipedia.org/image/puentescompuestoEs el material que combinado con otro forman un solo elemento, comoen el caso de un puente losa de hormign armado, apoyado sobre vigas deacero u otro material diferente o igual al hormign.1.7 SuperestructuraGrafico 1.11Superestructura de un puenteFuente:http// http//es.wilkipedia.org/image/puentes

20Proyeccin de una estructura por encima de su cimentacin. Se le llama asa cualquier equipo o construccin til para prestar algn servicio o realizar determinada actividad (carreteras, planta de tratamiento de aguas residuales,drenajes, energa elctrica, aeropuertos, cines, tiendas, etctera).1.8 Subetructura e infraestructura de los puentesGrafico 1.12SubestructuraFuente:autoresEstructura que se encuentra oculta en el terreno, que constituye lacimentacin de una construccin. Tambin llamada infraestructura. Conjuntode obras de tierra y de fbrica necesarias para construir la plataforma sobre laque se apoya la superestructura de va. Entre las obras de tierra se encuentranlos terraplenes, las trincheras y los tneles y, entre las obras de fbrica, los

21puentes, viaductos, drenajes y pasos a nivel. Cabe mencionar que aunqueexiste una relacin entre la subestructura e infraestructura, pero subestructurase usa para determinar las pilas, muros y pilares del puente.Captulo IIEltos,Matealesy Matemeto e losPuetes23Este captulo enfocar los materiales y elementos estructurales quecomponen un puente, tales como: hormign armado, , acero, acero derefuerzo, acero estructural, etc. Adems los principales elementos quecomponen un puente como son: la superestructura, la subestructura y lainfraestructura y una pequea pincelada a lo que debiera ser elmantenimiento de los puentes.2.1 Hormign armadoEs una combinacin del hormign y el hierro, que permite construir vigas de luces considerables y afinar las dimensiones de los arcos, lo que noes posible con el hormign en masa ni con la piedra. El hormign armado sepuede considerar un nuevo material.En la mayora de los trabajos de construccin, el hormign se refuerzacon armaduras metlicas, sobre todo de acero; este hormign reforzado seconoce como hormign armado. El acero proporciona la resistencianecesaria cuando la estructura tiene que soportar fuerzas longitudinaleselevadas. El acero que se introduce en el hormign suele ser una malla dealambre o barras sin desbastar o trenzadas.242.1.1CementoEs un aglutinante o aglomerante hidrulico que, mezclado conagregados ptreos (grava o arena) y agua, crea una mezcla uniforme,manejable y plstica capaz de fraguar y endurecer al reaccionar con el agua yadquiriendo por ello consistencia ptrea. Su uso est muy generalizado,siendo su principal funcin la de aglutinante.2.1.1.1 Cemento portlandSegn laASTM C-150.el cemento Portland es el tipo de cemento msutilizado como ligante para la preparacin del hormign. El nombre delcemento Prtland le fue dado por la similitud que este tena con la piedra dela isla de Prtland.Cuando el cemento Prtland es mezclado con el agua, el producto sesolidifica en algunas horas y endurece progresivamente durante un perodode varias semanas. El endurecimiento es producido por la reaccin del aguacon sus componentes, formando una estructura cristalina. La calidad delcemento Prtland deber estar de acuerdo con la norma.252.1.2 AguaEl agua se requiere en la produccin del concreto a fin de precipitar lareaccin qumica con el cemento, para humedecer el agregado y lubricar lamezcla para una fcil manejabilidad. Es de carcter obligatorio que lacalidad del agua de mezclado sea igual a la potable, ya que, el agua quecontiene ingredientes nocivos, contaminacin, sedimentos, aceites, azcar oqumicos es daino para la resistencia y propiedades de fraguado delcemento. Tambin, utilizar agua no adecuada puede romper la afinidad entreel agregado y la pasta de cemento y puede afectar de forma adversa lamanejabilidad de una mezcla.2.1.3 AgregadoSon aquellos materiales inertes, naturales o artificiales, queaglomerados con el cemento Portland en presencia de agua conforman untodo compacto (piedra artificial) conocido como concreto u hormign.Existen dos formas de clasificar los agregados: agregado grueso yagregado fino. Los agregados finos y gruesos ocupan comnmente de 60% a75% del volumen del concreto (70% a 85% en peso), e influyen26notablemente en las propiedades del concreto recin mezclado y endurecido,en las proporciones de la mezcla, y en la economa.2.1.3.1 Agregados finosLos agregados finos comnmente consisten en arena natural o piedratriturada sus partculas menores que 4.76 mm y mayores de 0.074 mm. Aligual que el agregado grueso, el agregado fino deber estar siempre libre deimpurezas orgnicas, arcilla o cualquier material daino o relleno excesivode material con tamaos menores de 0.074 mm.2.1.3.2 Agregado gruesoLos agregados gruesos consisten en una grava o una combinacin degrava o agregado triturado cuyas partculas sean predominantementemayores que 4.76 mm y generalmente entre 9.50 mm y 38.00 mm. Laspropiedades del agregado grueso afectan la resistencia final del concretoendurecido y su resistencia a la disgregacin, intemperizacin y otros efectosdestructivos. El agregado grueso mineral deber estar limpio de impurezasorgnicas y deber adherirse bien con la pasta de cemento.272.1.4 AditivosLos aditivos son productos que, introducidos en pequea porcin en elhormign, modifican algunas de sus propiedades originales, se presentan enforma de polvo, lquido o pasta y la dosis vara segn el producto y el efectodeseado entre un 0.1 % y 5 % del peso del cemento. El empleo de losaditivos permite controlar algunas propiedades del hormign, tales como:Trabajabilidad, tiempo de fraguado, resistencia, impermeabilidad,durabilidad, entre otros .Los aditivos ms usados en las construcciones son:Plastificantes, aceleradores de fraguado y/o endurecimiento, incorporadoresde aire, estabilizantes, retardadores de fraguado, entre otros.2.2 Resistencia del hormigonPor resistencia mecnica se entiende la capacidad de un material deresistir tensiones ya sean de compresin, traccin, flexin o combinacionesde ellas. Sin duda que estas capacidades del material, definen su aptitud paraser utilizado en distintas aplicaciones estructurales. Otras caractersticas delhormign como su impermeabilidad y densidad, tienen relacin directa conla resistencia mecnica. En general, y en el hormign en particular, medir la28capacidad o resistencia a la compresin es relativamente sencillo comparadocon las mediciones de traccin o flexin.El hormign es un material semejante a la piedra que slo se obtienemediante una mezcla cuidadosamente proporcionada de cemento, arena ygrava u otro agregado y agua; despus esta mezcla se endurece en formaletascon la forma y dimensiones deseadas (Nilson, 2000, p. 1).2.2.1 Resistencia a la compresionLa resistencia a la compresin se puede definir como la mximaresistencia medida de un espcimen de concreto o de mortero a carga axial.Generalmente se expresa en kilogramos por centmetro cuadrado (kg/cm2) auna edad de 28 das y se le designa con el smbolo f c. Estos ensayos acompresin se efectan sobre cilindros que miden 15 cm. de dimetro y 30cm. de altura.La resistencia a la rotura de los cilindros de hormign, sometidos acarga lenta, llega a ser aproximadamente el 85% de la resistencia del mismotipo de cilindros sometidos a carga estndar rpida ASTM, lo que es comnpara todas las resistencias de hormigones. Por su parte, cuando se realizan29ensayos de carga ultra rpida, la resistencia del hormign sobrepasa a laobtenida a los ensayos ASTM.Tabla 2.1(Esfuerzo-Deformacion)2.2.2 Resistencia a la abrasinLa abrasin es elProceso de desgaste y destruccin de la parte o del todo deun cuerpo u objeto debido a su friccin. Es la Propiedad que permite a unmaterial resistir y mantener su apariencia original al ser frotado con otroobjeto; cualidad muy importante en materiales de pavimentacin yrevestimiento.

302.3 AceroLos aceros son aleaciones de hierro-carbono forjables, con porcentajesde carbono variables entre 0.008 y 2.14%, con una densidad promedio de7,850 kg/m3.Los aceros incorporan una serie de elementos qumicos, algunos sonperjudiciales (impurezas) y provienen de la chatarra, el mineral o elcombustible empleado en el proceso de fabricacin; es el caso del azufre y elfsforo. Otros se aaden intencionalmente para la mejora de alguna de lascaractersticas del acero (aleantes); pueden utilizarse para incrementar laresistencia, la ductilidad, la dureza, entre otros, o para facilitar algn procesode fabricacin como puede ser el mecanizado. Elementos habituales paraestos fines son el nquel, el cromo, el molibdeno y otros.El acero es un material de construccin competitivo para claros detamaos entre 40 y 60 metros, y favorable para puentes de claros delongitudes mayores, por las siguientes razones: tiene una alta resistencia a latensin y a la compresin. Se comporta como un material elstico casiperfecto dentro de los niveles normales de trabajo. Tiene reservas deresistencia ms all del lmite de fluencia.31Las normas estrictas de fabricacin de la industria garantizan a losconsumidores uniformidad del control de sus propiedades, dentro deestrechas tolerancias. Los sistemas de conexin son seguros y hay grandisponibilidad de trabajadores capacitados en su aplicacin. Para su uso enconstruccin, el acero se distribuye en perfiles, siendo stos de diferentescaractersticas segn su forma y dimensiones y debindose usar especficamente para una funcin concreta, ya sean vigas o pilares.2.3.1 Acero de refuerzoEl uso del acero de refuerzo ordinario es comn en elementosde concreto presforzado. Este acero es muy til para: Aumentar ductilidad,aumentar resistencia, resistir esfuerzos de tensin y compresin, resistir cortante, resistir torsin, restringir agrietamiento, reducir deformaciones alargo plazo, confinar el concreto, entre otros.El acero de refuerzo suplementario convencional (varillas de acero) se usacomnmente en la regin de altos esfuerzos locales de compresin en losanclajes de vigas postensadas. Tanto para miembros postensados comopretensados es usual proveerlos de varillas de acero longitudinal paracontrolar las grietas de contraccin y temperatura. Finalmente, a menudo es32conveniente incrementar la resistencia a la flexin de vigas presforzadasempleando varillas de refuerzo longitudinales suplementarias. Las varillas sepueden conseguir en dimetros nominales que van desde 3/8 hasta 1 3/8,con incrementos de 1/8 y tambin en dos tamaos ms grandes de 1 y 2 de dimetro.2.3.2 Acero corrugadoGrafico 1.10acero corrugadoFuente:http// www.google./image/hormigomEl acero corrugado es una clase de acero laminado usadoespecialmente en construccin, para armar hormign armado, ycimentaciones de obra civil y pblica, se trata de barras de acero quepresentan resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con el hormign estdotado de una gran ductilidad, la cual permite que a la hora de cortar y

33doblar no sufra daos, y tiene una gran soldabilidad, todo ello para que estasoperaciones resulten ms seguras y con un menor gasto energtico.Las barras de acero corrugados se producen en una gama de dimetrosque van de 6 a 40mm, en la que se cita la seccin en cm2 que cada barratiene as como su peso en kg. Las barras inferiores o iguales a 16mm dedimetro se pueden suministrar en barras o rollos, para dimetros superioresa 16 siempre se suministran en forma de barras.Las barras de producto corrugado tienen unas caractersticas tcnicasque deben cumplir, para asegurar el clculo correspondiente de lasestructuras de hormign armado. Entre las caractersticas tcnicas destacanlas siguientes, todas ellas se determinan mediante el ensayo de traccin:Limite elstico Re (Mpa)Carga unitaria de rotura o resistencia a la traccin Rm (MPa)Alargamiento de rotura A5 (%)Alargamiento bajo carga mxima Agt (%)Relacin entre cargas Rm/Re342.3.3 Acero estructuralGrafico 1.10acero estructuralFuente:http//www.google/image/aceroSe conoce como acero estructural al resultado de la aleacin de hierro,carbono y pequeas cantidades de otros elementos como silicio, fsforo,azufre y oxgeno, que le tributan caractersticas especficas. El acerolaminado en caliente, fabricado con fines estructurales, se denomina comoacero estructural al carbono, con lmite de fluencia de doscientos cincuenta(250) mega pzcales (2549 Kg. /cm2).En muchos elementos prefabricados es comn el uso de placas,ngulos y perfiles estructurales de acero. stos son empleados enconexiones, apoyos y como proteccin. El esfuerzo nominal de fluencia deeste acero es de 2530 Kg./cm2. Por su fcil colocacin, las retculas de

35aambre o mallas electro soldadas se emplean comnmente en aletas detrabes cajn, doble te y similares. El esfuerzo nominal de fluencia es de 5000kg/cm2.2.4 Elementos estructurales de los puentesLos elementos estructurales de los puentes son las partes, que sedisean para resistir las cargas a las que se supone que dicho puente estarexpuesto, como son:2.4.1 Elementos de la superestructura de los puentesLosa de Tablero: Estructura que soporta en forma directa las cargas detrnsito y la carpeta de rodamiento, transmitindolas a las vigas de tablero(en los puentes viga) o directamente a los pilares y estribos (en los puenteslosa y alcantarillas).Losa de Acceso: Vincula la losa de calzada (rgida) con el suelo(flexible).Vigas Longitudinales o Principales: Son los elementos de mayor relevancia portante en la superestructura de los puentes viga no existen en36os puentes y alcantarillas tipo losa). Transmiten las cargas del tablero a losapoyos.Vigas Transversales o de Arrostramiento: Unen transversalmente a lasvigas principales, distribuyendo las cargas y dndole rigidez al conjunto.Calzada: Zona de trnsito vehicular.Vereda: Posibilita el trnsito peatonal. Carpeta de Rodamiento o deDesgaste: Se agrega a la losa de calzada para protegerla del desgasteproducido por el trnsito y para protegerla de infiltracin de agua y otroslquidos.Guardarruedas: Cordn que delimita los extremos de la calzada yprotege y gua al trnsito vehicular. A diferencia de las veredas, su ancho nopermite el trnsito peatonal.Desages: Aseguran el escurrimiento de las aguas pluviales. Barandaso Defensas: Protegen el trnsito peatonal y/o vehicular de desvos y cadas.Juntas: Permiten la dilatacin de la estructura. Apoyos: Transmiten lascargas de la superestructura a la infraestructura y permiten los movimientosde la superestructura.372.4.2 Elementos de la subestructuraEstribo: Estructura ubicada en cada extremo de un puente.Sostiene parte de la superestructura. Puede ser cerrado (acta adems comocontencin frontal del terrapln) o abierto (deja caer el terrapln con su taludnatural; requiere proteccin de taludes).Pilas o Pilares: Elementos estructurales ubicados entre los estribos,que junto con estos sostienen la superestructura. Proteccin de Taludes: Denaturaleza variable, evitan la socavacin de la tierra.Muros de Vuelta: Vinculados al estribo y paralelos al eje delcamino, y sostienen lateralmente la tierra.Muros de Ala: Vinculados al estribo e inclinados respecto al ejedel camino, y sostienen parte de la tierra.2.4.2.1 Elementos de la infraestructuraFundaciones: Ubicadas bajo pilas y estribos, reciben las fuerzasque actan en ellos y las distribuyen en el suelo para que las soporte.38Los Pilotes: son utilizados para transferir las cargas de la subestructuraal resto de la infraestructura a travs de un suelo dbil, agua o aire hasta losestratos ms profundos que tengan capacidad suficiente para soportar laestructura completa y todas las cargas que esperan irn aplicada sobre lamisma.Cajones de fundacin: Es una estructura que se utiliza comoproteccin y ayuda a realizar excavaciones de cimientos, pero que ha dequedar formando parte permanente de la estructura.2.4.3.1 CimentacionesLas cimentaciones tienen por objeto transmitir a los estratosportantes del subsuelo las reacciones del puente y repartir en ellos dichascargas con los menores asentamientos posibles. Las cimentaciones puedenser sobre suelo seco o sobre suelo por debajo del nivel fretico, caso ltimomuy frecuente en los puentes.La cimentacin debe ser segura contra una falla por corte general delsuelo que la soporta. (DAS, B. 2006 Pg. 123)39Lacimentacin bajo agua es una de las partes ms delicadas en laconstruccin de un puente, por la dificultad en encontrar un terreno queresista las presiones, siendo normal el empleo de pilotes de cimentacin.Las cimentaciones pueden ser clasificadas en dos grandes grupos:Cimentaciones superficiales y cimentaciones profundas.Cimentaciones superficiales, Son aquellas que se encuentran aprofundidades relativamente bajas, estas se utilizan cuando el suelo defundacin tiene una buena capacidad de carga, la cual le permite soportar elpeso que la cimentacin le transmite de la superestructura, por tal razn nose hace necesario cimentar hasta estratos ms profundos. Esta no necesita degrandes maquinarias para su construccin, sino que puede realizarsemanualmente. Entre las cimentaciones superficiales ms usadas en puentesestn:Zapatas, Son ampliaciones de las bases de columnas, pilas o muros,que tiene por objeto transmitir las cargas al sub-suelo a una presin adecuaday procurando que dichas cargas no sobrepasen al esfuerzo admisible delterreno de cimentacin. Estas tienen forma aplanada y cubren un reabastante grande en comparacin con la seccin transversal de los estribos o40pilas. Su rea depender de las condiciones del suelo de cimentacin y de lascargas que el cuerpo le transmita.2.4.3.1.1 Pilotes (cimentaciones profundas)Los pilotes son elementos directos de fundacin, colocados en elterreno, verticalmente o ligeramente inclinados, a fin de incrementar sucapacidad de carga o con objeto de transmitir las cargas de la fundacin a unestrato ms profundo, de mayor resistencia.La capacidad de una cimentacin de pilotaje para soportar cargas sinfalla o asentamiento excesivo, depende de varios factores: la losa sobre lospilotes, el fuste del pilote, la transmisin de la carga soporta el pilote alsuelo, y el suelo y los estratos subyacentes de roca que finalmente soportanla carga.2.4.3.1.1.1 Funciones de los pilotesLos pilotes de carga que soportan las cimentaciones son los mscomunes. Estos pilotes transmiten la carga de la estructura a travs deestratos blandos a suelos ms fuertes e incompresibles o a la roca que seencuentre debajo, o distribuyen la carga a travs de los estratos blandos que41no son capaces de resistir la concentracin de la carga de un cimiento pocoprofundo.La operacin de introducir el pilote en el terreno se llama hinca delpilote. Como muchas otras operaciones que se realizan en las construcciones,la hinca de pilotes es un arte, cuyo xito depende de la habilidad eingeniosidad de los que la realizan.2.4.3.1.1.2 Tipos de pilotesPilotes de tensin: Su capacidad para resistir fuerzas al arranque lespermite evitar el desplazamiento hacia arriba de estructuras sometidas afuerzas de levantamiento (presin hidrosttica), o al trabajar conjuntamentecon pilotes a compresin, configurar mecanismos resistentes a momentos devolcamiento sobre la fundacin, como los producidos por cargas actuantes enla parte superior de estructuras de gran altura.Pilotes de anclaje: Configuran mecanismos de anclaje resistentes aempujes horizontales de tablestacados u otras estructuras. usualmente secombinan pilotes a tensin con pilotes a compresin.Pilotes de defensa: Son parte integrante de estructuras que sedeforman elsticamente bajo cargas dinmicas, que les confiere gran42capacidad de amortiguacin de energa y les permite proteger estructurasfrente al agua (muelles),del impacto de embarcaciones y otros elementosflotantes masivos. Frecuentemente se usa la madera.Pilotes inclinados: Al instalar un pilote con su eje longitudinalinclinado en un cierto ngulo respecto a la vertical, la componente horizontalde la capacidad axial de carga del pilote se puede aprovechar para resistir fuerzas horizontales (el vector de fuerza resistente axial tiene componenteshorizontal y vertical).Pilotes Prefabricados, Los pilotes prefabricados pertenecen a lacategora de cimentaciones profundas, tambin se los conoce por el nombrede pilotes pre moldeados; pueden estar construidos con hormign armadoordinario o con hormign pretensado.Pilotes de punta: Transmiten cargas a travs de agua o suelos blandoshasta estratos con suficiente capacidad portante, por medio del soporte en lapunta del pilote.Pilote de Friccin, flotante: Transmite cargas a un cierto espesor desuelo relativamente blando mediante friccin desarrollada sobre la superficielateral del pilote, a lo largo de la longitud del mismo. Es aplicable cuando,43dentro de profundidades alcanzables, no se encuentran estratos que proveansoportes significativos en la punta.Pilote de friccin, compactacin: Compacta suelos granularesrelativamente sueltos incrementando su compacidad y, en consecuencia, sucapacidad de carga por friccin (tambin, una parte significativa por punta).2.4.4 Muros de contencinLos Muros de Contencin son elementos constructivos que cumplen lafuncin de cerramiento, soportando por lo general los esfuerzos horizontalesproducidos por el empuje de tierras. En otros tipos de construccin, seutilizan para contener agua u otros lquidos en el caso de depsitos.Un muro de contencin no solo soporta los empujes horizontalestrasmitidos por el terreno, debe tambin recibir los esfuerzos verticalestrasmitidos a pilares, paredes de carga y forjados que apoyan sobre ellos. Lamayora de los muros de contencin se construyen de hormign armado,cumpliendo la funcin de soportar el empuje de tierras, generalmente endesmontes o terraplenes, evitando el desmoronamiento y sosteniendo eltalud.442.4.4.1Tipos de murosCon Taln y Puntera: para construir este muro es necesario sobrepasar la lnea de edificacin, a nivel de los cimientos. Muros sin Taln: por logeneral al construirlo resulta con un aumento de dimensin en la puntera dela zapata.Muros con Taln: adems del primer caso, necesitan sobrepasar lalnea de edificacin. El resultado es similar al muro sin taln, pero trabaja deotra manera; esta es la mejor solucin ante inestabilidades por posiblevuelco.Segn su Funcin, Contencin de tierras: cuando el muro se destina acontener slidos, stos por lo general son tierras; la impermeabilizacin y eldrenaje son dos aspectos importantes para controlar el paso de agua delterreno hacia el interior de la edificacin. Contencin de lquidos: para estafuncin es necesario conseguir la continuidad del hormign a fin de lograr una buena impermeabilizacin. Para ello se efecta un vibrado con uncontrol adecuado, para evitar huecos y juntas.De acuerdo a su Forma de Trabajo Muros de contencin por gravedad:soportan los empujes con su peso propio. Los muros construidos con45hormign en masa u hormign ciclpeo, por ser ms pesados, se utilizanhabitualmente como muro de gravedad ya que contrarrestan los empujes consu propia masa. Las acciones, se aplican sobre su centro de gravedad.Muro de Gavin (por gravedad) Muro de gavin Fuente: Muros decontencin ligeros (a flexin): cuando el muro trabaja a flexin podemosconstruirlo de dimensiones ms livianas. Dado que aparecen esfuerzos deflexin, la construccin se efecta con hormign armado, y la estabilidadest en relacin a la gran resistencia del material empleado. El diseo delmuro debe impedir que flexione, ni produzca desplazamientos horizontales ovuelque, pues debido a los empujes.2.5 Causas que generan problemas en los puentesSon muchos los problemas que se presentan durante la vida tilde un puente, a continuacin se tratara de sintetizar esos problemas y lassoluciones que se presentan con ms frecuencia:Los puentes pueden deteriorarse por el escurrimiento natural de unacorriente, por los vehculos que los utilizan o por otras causas naturales, talescomo sismos, aluviones, corrosin, pudricin, etc.

46Los escurrimientos naturales habituales y, con mayor razn, lasgrandes crecidas y aluviones, son los que ms comnmente producen daosa puentes y estructuras. Como gran parte del pas se caracteriza por laexistencia de ros con escurrimientos del tipo torrente, es habitual queocurran socavaciones en torno a las fundaciones, erosiones de los taludes delos terraplenes de acceso y otras fallas similares. La socavacin de lasfundaciones muchas veces se traduce en asentamientos que generan grietas yfisuras en la estructura.Los daos ms comunes provocados por el trnsito de vehculos sonlos impactos a las barandas y para-petos en puentes, y los que producen envigas y losas las cargas de altura superior a la permitida, en el caso de lospasos superiores. La circulacin de vehculos propiamente tal, deteriora elpavimento de la estructura provocando degastes, ahuellamientos, fisuras,alabeos, asentamientos y otros. Asimismo, se daan las juntas de expansin,se sueltan las cantoneras, se obstruyen las juntas y barbacanas, etc. En lospuentes de madera, la circulacin de los vehculos provoca, normalmente,desgaste de los tablones de rodado y que se suelten debido a la prdida declavos o pasadores.47En caminos no pavimentados, el trnsito normalmente arrastramaterial de la carpeta hacia la calzada de la estructura, lo que acelera eldesgaste del pavimento, obstruye los desages y las juntas de expansin, ycubre con suelos las mesas de apoyo de la superestructura.Los sismos de magnitud importante son otros de los agentes queprovocan daos de consideracin en los puentes y estructuras; inducengrietas y asentamientos en la infraestructura y, en algunos casos, el colapsoparcial o total de la estructura.El medio ambiente, es decir, las variaciones trmicas, la humedad delaire, las precipitaciones, los ambientes marinos, etc., provocan deteriorosimportantes en las obras estructuradas con elementos metlicos y/o madera.La corrosin de vigas, barandas y arriostramientos metlicos, as como lapudricin de las maderas, obligan a efectuar peridicamente elmantenimiento de estos elementos. De igual modo, los hormigonesagrietados o con fisuras sufren la corrosin de las armaduras; por este mismoproceso se desprenden trozos del hormign de recubrimiento quedando lasenfierraduras a la vista, con lo que se acenta el proceso corrosivo. Estefenmeno es especialmente acelerado en las armaduras o cables pretensados48en los hormigones post y pretensados, con el agravante que la corrosin delacero bajo tensin puede producir el colapso del elemento estructural.Los procedimientos ms usuales para solucionar los problemas mscomunes en cada una de las etapas y para los elementos ms comunes en lospuentes, se sintetizan a continuacin:a) Limpiar, reponer y estabilizar la alineacin y la seccin transversal delcauce.b) Para evitar erosiones y socavaciones: utilizar gaviones o muros demampostera o de concreto ciclpeo.c) Reconstruir los conos de derrame y delantales frente a los apoyosextremos.d) Hacer zampeados de mampostera de piedra con dentellones en el fondodel cauce.e) Proteger los caballetes con terraplenes o escolleras instaladas al frente yalrededor.

492.6 Mantenimiento de los puentesEl mantenimiento de los puentes es una de las actividades msimportantes entre las que hay que realizar para llevar a cabo su conservacin,su objetivo final, como la de toda labor de conservacin, es la delmantenimiento de todas las condiciones de servicio de la carretera en elmejor nivel posible.La falta de mantenimiento adecuado en los puentes da lugar aproblemas de funcionalidad y seguridad que pueden ser graves: limitacin decargas, restricciones de paso, riesgo de accidentes, riesgoDe interrupciones de la red, y a un importante problema econmicopor el acortamiento de la vida til de las obras.Segn la importancia del deterioro observado, las acciones para elmantenimiento un puente se clasifica en tres grupos: Mantenimientorutinario, reparaciones y reforzamientos.El mantenimiento rutinario es una labor substantiva que debeampliarse para evitar que crezca el nmero de puentes con daos.Con los trabajos de reparacin y reforzamiento, se pretende que lospuentes recuperen un nivel de servicio similar al de su condicin original.

50Sin embargo, por la evolucin del trnsito, a veces no es posible obtener esteresultado y se requieren trabajos de refuerzos y ampliaciones.2.6.1 Mantenimiento preventivoEl mantenimiento preventivo lo comprenden aquellas actividades demantenimiento en los puentes. Dichas actividades son:- Sealizacin, pintura, alumbrado, etc.- Limpieza de acotamientos, drenes, lavaderos y coronas de pilas, estribos,caballetes, etc.- Limpieza y rehabilitacin de conos de derrame incluida su proteccin,enrrocamiento o zampeado.- Limpieza y rehabilitacin del cauce.- Recarpeteo de los accesos del puente.- Proteccin contra la socavacin.- Reacondicionamiento de parapetos daados.- Limpieza o rehabilitacin de las juntas de dilatacin.

51-Limpieza o proteccin de apoyos.2.6.2 Mantenimiento correctivoReparaciones dentro del mantenimiento correctivo se consideran lassiguientes acciones:Sellado de fisuras, inyeccin de fisuras, saneo de concreto degradado,reposicin de concreto, limpieza de armaduras, impermeabilizacin deltablero, pintura perimetral, recolocacin o recalce de apoyos, reparacin oreposicin de barreras o parapetos, reparacin de aceras y canalizaciones deservicios, actuaciones sobre el pavimento y otras actuaciones singularescomo, por ejemplo, arreglo de socavaciones en la cimentacin, etc. Estasacciones se llevan a cabo por equipos especficos una vez que se ha decididosu realizacin.La reparacin de los puentes enmarca las siguientes actividades en lospuentes que son realizadas por personal tcnico especializado (EmpresasContratistas):- Alineamiento vertical y horizontal de tableros de la superestructura.

52-Cambio de apoyos.- Cambio de juntas de dilatacin. - Rehabilitacin del concreto degradado.- Tratamiento de armados expuestos.- Inyeccin de grietas en subestructura y superestructura.- Proteccin de aceros expuestos en subestructura y superestructurautilizando Sand-Blasting, picado o pegacreto para colocar concreto lanzado.El mantenimiento de puentes es una de las actividades msimportantes entre las que hay que realizar para llevar a cabo la conservacinde una red de carreteras. Su objetivo final, como la de toda labor deconservacin, es la del mantenimiento de todas las condiciones de serviciode la carretera en el mejor nivel posible.Otro tipo de acciones es la reparacin de daos producidos por golpes.Con cierta frecuencia se producen colisiones del trfico con las obras,especialmente de vehculos que circulan con altura excesiva de carga por pasos inferiores, aunque tambin dentro de la propia autopista por colisionar contra pilas, etc. Estos daos cuando se producen son reparados aunque no

53constituyan un peligro inmediato para el buen funcionamiento de laestructura. La reparacin consiste normalmente en la eliminacin delconcreto roto y su sustitucin por un mortero de reparacin.

Captulo IIIDetalles y Especificaciones del Proyecto

55Como todos los dems puentes existentes a nivel nacional einternacional, el puente paralelo sobre el ro de las lavas, en villa Gonzales,posee caractersticas que deben ser consideradas en el anlisis y diseoestructural del mismo para garantizar una correcta y adecuada forma dellevar a cabo el proyecto presentado. En este captulo se encontrarn lasinformaciones relacionadas con la finalidad, descripcin del proyecto, ,cargas de diseo para puentes, estudio de trnsito, estudio de suelo, clculostopogrficos y clculos hidrolgico.En el puente como en las restantes construcciones de la ingeniera,existe una condicin previa a su funcionalidad, que puede ser resumidadentro del termino genrico de estabilidad, es decir: el puente debesostenerse y perdurar cierto tiempo o mas brevemente resistir. Estacondicin, si bien esencial en el puente no debe ser nica ni exclusiva.(SAMARTIN, A. 1983 Pg.1)563.1ObjetivoEl objetivo es disear el puente que sobre pasa el rio de las Lavas. Dela forma ms segura y econmica posible, para brindar un servicio optimo ya la vez darles seguridad a los usuarios. Contribuyendo a su vez con eldesarrollo socio-econmico de la regin.3.2 UbicacinEl puente viga-losa sobre el ro las lavas, en la comunidad de lasLAVAS de Villa Gonzles, se encuentra al noroeste de la provincia desantiago, y se localiza entre los municipios de SANTIAGO y VILLAGONZALES. En la autopista JOAQUIN BALAGUER.3.3 DescripcinEl puente carretero en la cual se presenta la siguiente solucinestructural correspondiente al puente sobre el rio las lavas, cuya luz dediseo es de unos 39.40m, con un ancho total de 10.20m. El puente contaracon una va de 2 carriles cada uno de 4m de ancho; sobre la losa dehormign reposa una carpeta asfltica de 4cm de espesor y un sistema debarandas de hormign.57Para un puente de carretera, la carga fija lo constituyen las vigas oprticos principales, las vigas de piso y largueros del sistema de tablero, laslosas de calzada, los bordillos, aceras, barandillas, postes de iluminacin yotro equipo (Head y Benson, 1973, p. 50).3.4 Especificaciones de la AASHTOFIG.3.1Fuente: Construaprende.comLos miembros del puente se proyectaran tomando en cuenta losesfuerzos permisibles y las limitaciones del material empleado de acuerdocon las especificaciones AASHTO.En la hoja para clculo de esfuerzos se incluir un diagrama o notassobre las cargas consideradas y por separado se indicaran los esfuerzosdebidos a las diferentes cargas. Cuando las condiciones del proyecto as lo

58r equieran, se registrara el orden sucesivo de los colados de concreto en losplanos o bien en las especificaciones complementarias.Las sobrecargas especificadas por la American Association of StateHighway Officials (AATSHO) cuyas especificaciones se aplican en lospuentes construidos en el pas, se componen de camiones normalizadosideales o de sobrecargas equivalentes a una serie de camiones se prevn dostipos de cargas: Las cargas H corresponden a camiones de dos ejes y las H-Sa dos ejes tractores con semirremolque de un solo eje (Grfica 3.5).Para el clculo de losas debe suponerse que el eje de la rueda se halla auna distancia de 0.30 m del bordillo (Grfica 3.6).Las sobrecargas parapuentes de carreteras se dividen en varias clases. El nmero de la cargaindica el peso total del camin, en toneladas. Este peso se reparte entre losejes delanteros y traseros del camin. El eje delantero recibe un 11.1% de lacarga y cada eje trasero recibe un 44.45% del total.59Gf ia3.2Cargas HS de camiones normalizadosFuente:www.Construaprende.comGrfica 3.3Espacio libre y ancho del carril de cargaFuente:www.Construaprende.com

60as siguientes especificaciones se dan tomando en cuentas algunas delas reglas ms importantes de la ASSHO para la aplicacin de la sobre carga:Se supondr que la sobrecarga virtual uniforme o el tren de carganormalizado ocupan una anchura de 3.0 m (Grfica 3.2). Su posicin dentrodel carril de ser la que de lugar a la mxima tensin.Cuando los mximos esfuerzos en una pieza del puente se deban a laactuacin de simultnea de las sobrecargas en una serie de carriles de trficoparalelos, se tomarn los siguientes porcentajes de los esfuerzos producidospor la totalidad de las sobrecargas, a fin de tener en cuenta lo improbable dela coincidencia de las cargas mximas: Nmero de carriles Porcentaje1 2 1003 904 ms 75Cuao3.4Reduccion del Mu(momento de diseno)

61ara tramos simples, la luz de clculo ser la distancia entre ejes delos soportes, pero no superior a la luz libre ms el espesor de la losa.Perpendicularmente a la armadura principal habr de disponer en todaslas losas una armadura de reparto con el objetivo de que contribuya a ladistribucin de las cargas concentradas mviles en sentido transversal. Laseccin de esta armadura se determinar por las ecuaciones siguientes:Para armadura principal paralela al trfico:Porcentaje = 55/S mximo = 50 %Para armadura principal perpendicular al trfico:Porcentaje = 121/S mximo = 67 %Donde S es la luz eficaz del tramo, en metros.Las losas dimensionadas para resistir momentos flectores de acuerdocon las instrucciones precedentes, deben considerarse satisfactorias encuanto a esfuerzos de adherencia y cortantes.623.5 CargasGrfica 3.5file:///H:/fuerzas y metodos.htmEstas son las fuerzas que actan en la estructura interna yexternamente provocando en ella distintos esfuerzos generados por lasdistintas cargas como son:3.5.1 Carga vivaLas cargas vivas son las debidas al peso de las cargas mvilesaplicadas que corresponden a camiones, autobuses, automviles, equipospara construccin y trabajos agrcolas, ciclistas, peatones, ganado y, en pasosinferiores de ferrocarril (PIF), al tren. En casos especiales, podr disponerseque la estructura se disee para cargas vivas diferentes a las mencionadas,por ejemplo, para los casos de puentes ubicados en los accesos ainstalaciones militares o industriales.

63a carga viva consistir en el peso de la carga mvil aplicada,correspondiente al peso de los camiones, coches y peatones. Los elementosportantes y piezas de puentes se disearan con la carga de camin HS-20,HS-15 y HS-10, tomando como carga de diseo la que produzca los mayoresmomentos vivos de acuerdo con la distribucin de claros.Segn Winter y Nilson (1994) las cargas vivas de los puentes siempredeben amplificarse por el coeficiente de impacto.3.5.2 Carga de impactoLa cantidad permisible en que se incrementan los esfuerzos se expresacomo una fraccin de los esfuerzos por carga viva, y se determinara con laformula siguiente:I= (15) / (L + 38)Donde:I = Impacto, en porcentaje (mximo 30%)L = Longitud, en metros, de la parte del claro que debe cargarse paraproducir el mximo esfuerzo en el miembro.64ara uniformar su aplicacin, la longitud cargada, "L", se consideraraespecficamente como sigue:- Para pisos de calzada, emplear la longitud del claro marcada en el proyecto.- Para miembros transversales, tales como piezas de puente, usar la longituddel claro del miembro, entre centros de apoyo.- Para calcular momentos debidos a cargas de camin, usar la longitud delclaro. Para tramos en voladizo, se usara la longitud desde el centro demomentos hasta el eje ms alejado del camin.- Para esfuerzo cortante debido a cargas de camin, usar la longitud de laparte cargada del claro, desde el punto en consideracin hasta la reaccinmas alejada. Para tramos en voladizo, considrese el 30%.- En claros continuos, emplese la longitud del claro considerado paramomento positivo y para momento negativo, el promedio de los dos clarosadyacentes cargados.653.5.3 Carga muertaa carga muerta estar constituida por el peso propio de la estructuraya terminada, incluyendo la carpeta asfltica, banquetas, parapetos, tuberas,conductos, cables y dems instalaciones para servicios pblicos. Cuando, alconstruir el puente, se coloque sobre la carpeta una capa adicional paradesgaste, o cuando se piense ponerla en el futuro, deber tomarse en cuentaal calcular la carga muerta. Dicho factor es particularmente importante enaquellas regiones en donde se requiere el uso de cadenas sobre las llantas, ollantas con grapas para la nieve.Por lo regular al calcularse la carga muerta se consideran los siguientes pesosvolumtricos:Hierro fundido 7,800 Kg/m3Aleaciones de aluminio.. 2,800 Kg/m3Madera (Tratada o sin tratar).. 800 Kg/m3Acero estructural 7,850 Kg/m366Concreto simple. 2,300 Kg/m3Concreto reforzado. 2,400 Kg/m3Arena, tierra, grava o balasto compactados 1,920 Kg/m3Arena, tierra o grava sueltas... 1,600 Kg/m3Macadam o grava compactadas con aplanadora 2,240 Kg/m3Relleno de escorias. 960 Kg/m3Pavimento (excluyendo adoquinado de madera) 2,300 Kg/m3Va de FF.CC. (riel, guardariel, accesorios de va) 3,200 Kg/m3Mampostera... 2,720 Kg/m3Tabln asfltico de 2.5 cm de espesor ... 22 Kg/m23.5.4 Cargas por vientoSon cargas dinmicas pero son aproximadas usando cargas estticasequivalentes. La mayor parte de los edificios y puentes pueden utilizar este67procedimiento cuasi-esttico y solo en casos especiales se requiere unanlisis modal o dinmico.El viento produce una presin sobre las superficies expuestas.La fuerza depende de:-densidad y velocidad del viento-ngulo de incidencia-forma y rigidez de la estructura-rugosidad de la superficie-altura de la edificacin. A mayor altura mayor velocidad del vientoPara una estructura en general se deben calcular las cargas de vientoque actan, en cualquier direccin, sobre:a. La estructura en conjuntob. Los elementos estructurales individuales, por ejemplo una pared defachada en especial, el techo.68. Las unidades individuales de revestimiento y sus conexiones, vidriera ycubierta con sus aditamentos.Gfia3.6 cargas de vientoFente: www.google.comPara convertir el efecto del viento en presin se cuenta con dosprocedimientos aceptados por las normas, el simplificado o esttico y eldinmico.En el esttico se toma una velocidad promedio sin tener en cuentaefectos como rugosidad del terreno y topografa y se convierte en presin por mtodos energticos (energa cintica pasa a ser energa potencial). Sidespus de realizar el anlisis esttico se encuentra que el viento esdeterminante en el diseo, se debe realizar un estudio mas profundo de lacarga utilizando el mtodo de anlisis dinmico.

69Mtodo simple:La presin producida por el viento se calcula por:enkN/m2Donde:P : presin estticaq:velocidad convertida en presin dinmica.Vs: velocidad del viento en k.p.h (km/hora). Para determinar lavelocidad,Vs,se cuenta con los mapas de amenaza elica del pas, dondepor energa sabemos que la energa cintica es 1/2mV2y m es la densidaddel aire.La tabla nos da los valores de q calculados segn la altura con respectoal terreno de la parte superior de la edificacin o de cada parte de esta, si sehace un anlisis por partes y segn la velocidad del viento. Debe tenersepresente que el anlisis simple no considera otros factores como rugosidaddel terreno, tamao del edificio, altura sobre el terreno, topografa y por lo

70tanto, es de esperarse que los valores encontrados por este mtodo sonmayores a los que se encontraran por un anlisis particular.S 4:variacin de la densidad del aire con la altura sobre el nivel del mar Cp= Coeficiente de presin que depende de la forma de la edificacin.Para encontrar la presin ejercida sobre las diferentes partes de laestructura se emplean los coeficientes CP(coeficientes de presin) quemodifican el valor de la presin del viento bsica para tener en cuenta losefectos de la forma de la edificacin y el sentido de la presin que seproduce.Por el anlisis simplificado estos valores son globales para laestructura analizada, es decir, no consideran efectos puntuales que puedenhacer aumentar la presin del viento en algn punto en especial de laedificacin.Segn las recomendaciones del anlisis simple de la NSR-98 se dan valoresde Cp para:Cubiertas con superficies inclinadas en edificaciones cerradas, tabla(cubiertas inclinadas, superficie a barlovento y superficie a sotavento.71En cubiertas inclinadas de edificios con uno o mas lados abiertos, leer los valores de la tabla y aadir -1,0 a los valores negativos de estas.Prticos a dos aguas considerando el viento soplando paralelamente ala cumbrera (fuerza ascendente sobre el prtico), Cp=-0,6Para los aleros de cualquier tipo de cubierta, Cp=-1,5Una vez obtenida la presin se encuentra la fuerza total al multiplicar por el rea expuesta frontal efectiva y dicha presin.El resultado del anlisis simplificado son unas presiones tentativassobre el elemento analizado o sobre la edificacin, si se quiere tener unanlisis mas completo de la variacin del coeficiente Cp en cada una de laspartes de un techo o de una edificacin.Puntos con mayores coeficientes CpExisten valores tabulados donde se dan los coeficientes de presindependiendo de la forma de la estructura el revestimiento, la relacin alturavs ancho y el punto analizado, con su respectivo signo que da si es presin osuccin.72i lo que se quiere es determinar la fuerza de viento total ejercidasobre una estructura, sin tener en cuenta los efectos locales, se trabaja con uncoeficiente de fuerza, Cf, en vez de un coeficiente de presin.En ese caso la fuerza de diseo corresponde a la suma de la fuerza encada una de las direcciones de ataque del viento sobre la estructura, y secalcula como:F=Cf.q.AeDonde:Cf= coeficiente de fuerzaq= velocidad convertida en presin dinmicaAe=rea expuesta o frontal efectiva de la edificacin.3.5.5 Carga ssmica73as cargas ssmicas son cargas inerciales causadas por movimientosssmicos, estas pueden ser calculadas teniendo en cuenta las caractersticasdinmicas del terreno, de la estructura (amortiguamiento masa y rigidez), ylas aceleraciones esperadas. Son cargas dinmicas que tambin pueden ser aproximadas a cargas estticas equivalentes. Los edificios pueden utilizar este procedimiento cuasi-esttico, pero tambin se puede utilizar un anlisismodal o dinmico. Los sismos producen cargas sobre una estructura por medio de la interaccin del movimiento del suelo y las caractersticas derespuesta de la estructura. Esas cargas resultan de la distorsin en laestructura causada por el movimiento del suelo y la resistencia lateral desta. Sus magnitudes dependen de la velocidad y tipo de aceleraciones delsuelo, as como de la masa y rigidez de la estructura. El sismo es unaliberacin sbita de energa en las capas interiores de la corteza terrestre queproduce un movimiento ondulatorio del terreno.Este movimiento ondulatorio se traduce en una aceleracin inducida ala estructura que contando esta con su propia masa y conociendo la 2daley de Newton se convierte en una fuerza inercial sobre la estructura. Es inercialporque depende directamente de la masa de la estructura sometida al sismo.74Como mencionamos la magnitud de esta fuerza depende de la masa dela edificacin y de la aceleracin correspondiente de la estructura. Laaceleracin de la estructura (es decir la respuesta de esta a una perturbacinen la base) depende a su vez de su rigidez(K=F/d)y de la magnitud yfrecuencia de la aceleracin del terreno.La masa y la rigidez determinan el periodo de vibracin de laestructura que para una aceleracin del terreno produce una aceleracin devibracin en ella.Por medio de un espectro de diseo (grafica de aceleracin del terrenovs. Periodo de vibracin de la estructura) se determina la aceleracin dediseo para la estructura y por medio de la ecuacin de la segunda Ley de Newton, , encontramos una fuerza esttica equivalente al sismo.La fuerza total ssmica en la base de la estructura se conoce como cortantebasal.V= cortante basal fuerza total en la base

75El cortante basal se puede determinar por mtodos aproximadosutilizando la siguiente ecuacin derivada de la segunda Ley de Newton:V=W.Sadonde Sa es un coeficiente ssmico (adimensional) que representa laaceleracin con que responde la edificacin a un movimiento de su base. Seexpresa como una fraccin de la gravedad y depende de la estructuraanalizada y de la zona donde se encuentre localizada. En Medellnpodramos decir en forma generalizada que este coeficiente tiene un valor de0,5 para una vivienda de un piso.3.6 FuerzasLa fuerza es una magnitud vectorial capaz de deformar los cuerpos(efecto esttico), modificar su velocidad o vencer su inercia y ponerlos enmovimiento si estaban inmviles (efecto dinmico). En este sentido la fuerzapuede definirse como toda accin o influencia capaz de modificar el estadode movimiento o de reposo de un cuerpo (imprimindole una aceleracin que76modifica el mdulo, la direccin, o el sentido de su velocidad), o bien dedeformarlo.Comnmente nos referimos a la fuerza aplicada sobre un objeto sintener en cuenta al otro objeto u objetos con los que est interactuando y queexperimentarn, a su vez, otras fuerzas. Actualmente, cabe definir la fuerzacomo un ente fsico-matemtico, de carcter vectorial, asociado con lainteraccin del cuerpo sobre la que acta con otros cuerpos que constituyensu entorno.3.6.1 Fuerzas centrifugasEn puentes de planta curva, la fuerza centrfuga se supondr actuandohorizontalmente perpendicular al eje de la plataforma del tablero, a cota delpavimento y con el valor deducido de la siguiente frmula:Fc=KMV2e/R Donde:Fc = fuerza centrfuga (N).77M=masa de la sobrecarga definida en (kg).Ve= velocidad especfica en el tramo de ubicacin del puente (m/s).R = radio en planta de la curva correspondiente al eje de la plataformadel puente (m).k = factor de distancia adimensional que puede suponerse igual a:231/(V2e+231)Al considerar la actuacin de la fuerza centrifuga en un tablero, lascomponentes verticales del tren de cargas, debern disminuirse en el mismofactor K anteriormente definido.3.6.2 Fuerzas por cambio de temperaturaLo ms comn es que estas fuerzas la conocemos como dilatacin ocontraccin.Casi todos los slidos se dilatan cuando se calientan, e inversamentese encogen al enfriarse. Esta dilatacin o contraccin es pequea, pero susconsecuencias son importantes. Un puente de metal de 50 m. de largo quepase de 0 a 50 podr aumentar unos 12 cm. de longitud; si sus extremos sonfijos se engendrarn tensiones sumamente peligrosas. Por eso se suelemontarlos sobre rodillos como muestra la ilustracin. En las vas del78ferrocarril se procura dejar un espacio entre los rieles por la misma razn;este intersticio es el causante del traqueteo de los vagones.A continuacin se presentara los Coeficientes de dilatacin lineal (por coda grado de temperatura y centmetro de longitud) de algunos materiales:luiio0,000024Boe0,000018Hormign0,000018Cobre0,000017Fundicin de hierro0,000012Acero0,000013Platino0,000009Vidrio trmico0,000003Vidrio comercial0 000011Cuarzo fundido0,0000005Invar (aleacin)0,0000009Roble, a lo largo de fibra0,000005Roble, a lo ancho de fibra0,000054Caucho duro0,000080793.6.3 Fuerzas por empuje de tierraCargas por presin hidrosttica y empuje de tierras por la Ley dePascal sabemos que la presin que ejerce un lquido sobre las paredes que locontienen es proporcional a la profundidad y al peso especfico del lquidocontenido. Los suelos ejercen sobre las superficies una presin similar a loslquidos pero de menor magnitud.La presin se representa entonces como una carga triangular W=h.h.R=h2*/2Grfica 3.7diagrama de empuje de tierraFuente:www. Construaprende.comDonde:

80: peso especfico del lquido o del lquido equivalente que representa alsuelo.equivalente=ka. suelo, donde ka 1H: altura3.1EstudiosLos estudios a realizarse son los siguientes:3.7.1 HidrologicosSegn el Servicio Meteorolgico Nacional, la pluviometra mediade la ciudad de Santiago es de 1,000 mm de lluvia por ao, con unatemperatura promedio de 26.2oC y 100 das de lluvia anuales. El mes mslluvioso del ao es Mayo con un promedio de 150 mm de lluvia por mes.Frmula de CurklinQmx= {[(3,594)/ (370+A)] +0.21}*ADonde:Qmx= Caudal mximo de escorrenta (m3/seg)A= rea tributaria de la cuenca en millas cuadradasDatos:1mi2= 2.56 km281=8.23 km2= 11.03 mi22.56 km2/mi2Qmx= {[(3,594)/ (370+11.03 mi2)] +0.21}*11.03 mi2Qmx= 106.35 m3/seg.3.2.2.2 Caudal de diseoQs= K*A*R 2 /3 *S1/2R =At/Pm= (31.45 m2)/(17.30 m)= 1.82mPm= 14.30m +3.00m =17.30m mAt= 31.45 m2S= (104.31m- 96.32m)/ 600m = 0.0133K= (1/n)= 1/0.03=33.33n= (coeficiente de rugosidad)Qs=33.33 *31.45 m2*(1.82m)2 /3*(0.013)1/2Qs= 178.08 m3/seg.106.35 m3/seg. < 178.08 m3/seg.Qmx total40; R=5%). Este fue localizadonicamente en el sondeo No. 1.90En cada sondeo realizado fueron detectadas las aguas subterrneas, lascuales se encontraban a las profundidades siguientes:Cuao3.7Profundidades de las aguas subterrneasSondeo No. Profundidad (mts)1 0.602 0.203 0.254 0.20Luego de haber concluido los estudios correspondientes de mecnicade suelos del proyecto a realizar, se concluye con la recomendacin decimentacin directa, con los siguientes datos e informaciones:Esfuerzo admisible del terreno (Qadm).......1.50 kg/cm2Mdulo de reaccin (K).0.85 kg/cm2ngulo de friccin interna ().......25oCohesin....0.50 kg/cm2

913.2.4.3 Recomendaciones de cimentacinundar la base de la losa de fondo del estribo correspondiente a lossondeos No. 1 y No. 2, a una profundidad mnima de 4 metros por debajo delnivel de las aguas del ro. La losa de fondo del estribo correspondiente a lossondeos No. 3 y No. 4 se fundar a una profundidad mnima de 3 metros por debajo del nivel de las aguas del ro.El hormign de la losa de fondo se disear para obtener unresistencia a la rotura mnima fc=210 kg/cm2, a los 28 das.Los muros y cabezales debern ser provistos de un sistema de drenajeadecuado.923.7.4 TRANSITOCuadro 3.8Estudio de trnsito de la ruta Las lavas SantiagoHoraVehculoslivianosVehculospesados7:00 @ 8:00 a.m. 24 118:00 @ 9:00 17 59:00 @ 10:00 21 810:00 @ 11:00 24 311:00 @ 12:00 30 112:00 @ 1:00 p.m. 15 11:00 @ 2:00 8 42:00 @ 3:00 13 23:00 @ 4:00 9 14:00 @ 5:00 25 35:00 @ 6:00 34 2Total 218 41Promedio veh/hora 19 4Total Prom.veh/hora23Trnsito MedioDiario (TMDA)276

Captulo IVDise del Puente Viga-Lsa94A continuacin se presenta la elaboracin del diseo de cada uno delos elementos estructurales que componen el puente como son: el diseo dela losa, diseo de las vigas interiores, diseo de la viga exteriores, diseo debaranda, diseo de columnas, diseo de la zapata para pilas y el diseo depilotes sobre el cual se apoyarn las Zapata. Este diseo est basado en lasnormas y especificaciones de los cdigos de diseo de la American ConcretoInstitute (ACI) y la (AASHTO). En el mismo, se presentan los detalles deldimensionamiento y armado de los distintos elementos estructurales.40m.4.1 Anlisis y diseo de losaCarga muertaPeso propio del concreto = 0.15 m * 2.4 ton /m3 = 0.36 ton /m2Peso propio del asfalto = 0.1 m* 1.6 ton /m3 = 0.16 ton /m2Terminacion = 0.08m * 1.8 ton/ m3 = 0.144Carga muerta total = 0.664 ton/m2

954.1.1 Momento muertom=WS2/10 = 0.664 ton/m2*(1.32 m)2/10Mm= 0.12 ton-m/m4.1.2 Momento vivoMomento vivo = 0.80 {[(S + 0.6)/ (9.75)] (P)}Mv = 0.80 {[(1.32 m+0.6 m)/ (9.75 m)] (8000 kg)}= 1,260.31 kg-m/m =1.26ton-m/m4.1.3 Momento de impactoCoeficiente de impacto (CI)= 15 / (S + 38) 30CI=15/(1.32+ 38) = 0.38 (usar CI=0.30)MI = Mv * CI= (1,260)*(0.30)= 378 kg-m/m = 0.378 ton-m/mMomento de diseoMu= Mm+Mv+MI=0.12 +1.26 + 0.378 =1.76 ton-m/m0.664ton/S=1.32m

964.1.4 Diseo a la elstica N=Es/EcEs = 2.03x106kg/cm2Ec = 15,100 fc = 15,100 280 kg/cm2= 0.25x106kg/cm2N = (2.1x106kg/cm2) / (0.25x106 kg/cm2) = 8.31K=N/[N+( fs/fc)] = 8.31/(8.31+11.11)= 8.31/19.42=0.43J= 1- (K/3) = 1- (0.38/3)= 0.86d = [2Mu/fc*k*j*b]^1/2d = [ 2*176,000 kg-cm / 126*0.43*0.86*100cm]^1/2d = 8.69cm < 13cm Ok.Acero Principal(perpendicular al trfico)As= Mu/fs*d*j = (176,000 kg-cm/m) / (1,400 kg/cm2*13 cm* 0.86)= 11.24 cm2/mSeparacin de varillas1/2 = [1.27 cm2 / 11.24 cm2]*100 = 1/2@11cmAcero por temperatura (paralelo al trafico)

97Ast = 121/L=121/1.32 = 105.32/100 = 1.05 > 67%Ast = 0.67* 11.24 = 7.53cm2Separacin de varillas1/2 =[1.27 cm2 / 7.53 cm2]*100 = 1/2 @ 16 cm4.2 Diseo de baranda:Datos:f'c=280kg/cm2 fy = 2800kg/cm298

9921975.02)20.0)(25.035.0()25.0*55.0(Area=++=Usar cuanta Minmin=14/fy=14/2800=0.005Ast = 0.005 * 35 * 70 = 12.25 cm2 Usar 4 43 Acero de temperatura a lo largo de la baranda.Ast = 0.002 * 35 * 70 = 4.90 cm2 Usar 83@ 10 cmEstriboscm18a"83Usar cm185.174704dS====Detalle de acero para la baranda4 3/4

004.3 Anlisis y diseo de vigas interioresrafica estandarizad