Libro-Texto-Puentes 1, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Civil

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PUENTES

PRÓLOGO

Se presentan en este texto aquellos conceptos acerca de los puentes que se estiman esenciales para el

estudiante de Ingeniería Civil.

Los propósitos del mismo y que han guiado su confección son: establecer las pautas generales que le

permitan al profesional ejercer su incidencia en el diseño y construcción de obras de fábrica e insertarlos

en los conocimientos actualizados de la temática, desarrollando al mismo tiempo la capacidad de

comunicarse con los demás en el marco técnico y ser capaz de actuar en función de soluciones prácticas y

realistas en su trabajo profesional.

El texto se divide en trece capítulos, que abarcan desde la introducción y tipología general, el análisis

hidráulico, las cargas, las tipologías de tableros, subestructura, alcantarillas, puentes de acero, tipologías

específicas, dispositivos de apoyo y se concluye con gestión de puentes, todos desarrollados con

simplicidad para su inmediata interpretación por los estudiantes y con vistas a su vinculación a la

actividad profesional. Se ha tratado en todo momento de mantener una nomenclatura los mas uniforme

posible, aunque el logro total de este objetivo no se pudo cumplir, por lo disímiles que constituyen algunos

de los capítulos entre si.

Se han destacado las más importantes interpretaciones de los temas abordados, sin pretender que lo

expresado constituya una generalización del tema, ya que se basan en conceptos que se encuentran en

desarrollo continuo y dinámico. La bibliografía y referencias son presentadas a continuación de cada

capítulo de forma tal que le resulte de fácil consulta al lector. Por otra parte se han utilizado las

experiencias de aquellos profesores que han prestigiado con su intelecto y actitud la materia que se aborda

y que han dejado un legado indisoluble en los que fuimos sus estudiantes, ellos son: Miguel Ávalos

Macías, Miguel A. Poggio, Ernesto Valdés Avellaneda, Gustavo Taylor Hernández, Roberto Gamón

Torres, a ellos se debe hacer patente el agradecimiento por su labor educativa e instructiva.

Se encuentra implícito en este texto el compromiso con la preservación y conservación de la asignatura

en la especialidad, que en algunas ocasiones ha sido tendencia renunciar a ella en el pregrado y dejarla al

ÍNDICE

• CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN.
• 1.1 Generalidades.
• 1.2 Conceptos básicos relativos a las obras de fábrica.
• 1.3 Definiciones básicas relacionadas a los puentes.
• 1.3.1 Partes constitutivas de un puente.
• 1.4 Definiciones básicas relacionadas con las alcantarillas.
• 1.5 Condiciones relativas al diseño geométrico.
• 1.6 Historia de los puentes en Cuba.
• 1.7 Historia y desarrollo de los puentes a nivel mundial.
  • Referencias bibliográficas.
  • Bibliografía.
• CAPÍTULO II: TIPOLOGÍAS DE LOS PUENTES.
• 2.1 Introducción.
• 2.2 Clasificación de los puentes por su longitud.
• 2.3 Clasificación de los puentes por su utilización.
• 2. 4 Clasificación de los puentes por su material constitutivo.
• 2.5 Clasificación de los puentes según el nivel de circulación.
• 2.6 Clasificación de los puentes por sus condiciones estáticas.
• 2.7 Clasificación de los puentes por su estructura longitudinal.
• 2.8 Clasificación de los puentes por su estructura transversal.
• 2.9 Criterios generales de predimensionamiento.
• 2.9.1 Dimensiones mínimas recomendadas.
• 2.10 Principales características de los proyectos típicos para puentes en Cuba.
• 2.10.1 Características Técnicas del Proyecto Típico Cubano
  • Referencias bibliográficas.
  • Bibliografía.
• CAPÍTULO III: ESTUDIOS DE CAMPO.
• 3.1 Introducción.
• 3.2 Estudios topográficos.
• 3.2.1 Selección topográfica del terreno.
• 3.2.1.1 Sucesión para los trabajos de replanteo.
• 3.2.2 Documentos para la realización de los trabajos de replanteos topográficos.
• 3.2.2.1 Red altimétrica de apoyo en el área de construcción.
• 3.2.3 Tipos de levantamientos.
• 3.2.3.1 Levantamiento preliminar.
• 3.2.3.2 Levantamiento para el proyecto.
• 3.2.3.3 Trabajos para el control de la situación.
• 3.2.3.4 Trabajos de replanteo.
• 3.3 Estudios hidrológicos.
• 3.3.1 Método del hidrógrafo unitario.
• 3.3.2 Métodos empíricos.
• 3.3.2.1 Método de G.A. Alexeev.
• 3.3.2.2 Fórmula Racional.
• 3.3.2.3 Fórmula de Dicken.
• 3.3.2.4 Fórmula de Ryve.
• 3.3.2.5 Fórmula británica.
• 3.4 Estudios hidráulicos.
• 3.4.1 Fórmula de Manning.
• 3.4.2 Curvas de áreas y gastos acumulados.
• 3.4.3 Cálculo de la socavación.
• 3.4.3.1 Fenómenos que intervienen en la socavación.
• 3.4.3.2 Condicionamientos que impone un puente al régimen hidráulico de un río.
• 3.4.4 Tipos de socavación.
• 3.4.4.1 Métodos de cálculo de la socavación general.
• 3.4.4.1.1 Método de Lischtvan – Lebediev.
• 3.4.4.1.2 Método de Neill, (para sedimentos gruesos).
• 3.4.4.1.3 Método de Laursen, para suelos (no cohesivos).
• 3.4.4.1.4 Método de Blench, para suelos no cohesivos.
• 3.4.4.1.5 Método de Blench, para suelos cohesivos.
• 3.4.4.1.6 Fórmula a partir de la expresión de velocidad crítica de Maza y García Flores.
• 3.4.4.1.7 Método de Lacey.
• 3.4.5 Socavación por constricción.
• 3.4.5.1 Análisis de la socavación por constricción  2 .
• 3.4.5.2 Coeficiente de socavación
• 3.4.6 Socavación local en pilas y estribos.
• 3.4.6.1 Modelos de socavación local
• 3.4.6.2 Parámetros que influyen en la socavación alrededor de pilas.
• 3.4.6.3 Métodos para la determinación de la socavación local alrededor de pilas.
• 3.4.6.3.1 Método de Laursen – Toch.
• 3.4.6.3.2 Método de Yaroslavtziev.
• 3.4.6.3.3 Método de Inglis ET-AL(1942)
• 3.4.6.3.4 Método de Inglis (1949).
• 3.4.6.3.5 Método de Ahmad (1962).
• 3.4.6.3.6 Método de Blench (1965).
• 3.4.6.3.7 Método de Arunachalam (1965).
• 3.4.6.3.8 Método de Breusers (1965).
• 3.4.6.3.9 Método de Shen (1969)
• 3.4.6.3.10 Método de Hancu (1971).
• 3.4.6.3.11 Método de Neill (1973).
• 3.4.6.3.12 Método de Basak ET
• 3.4.6.3.13 Método de Melville (1975)
• 3.4.6.3.14 Método de Melville (1975)
• 3.4.6.3.15 Método de Shen
• 3.4.6.3.16 Método de Shen
• 3.4.6.3.17 Método de Jain (1981).
• 3.4.6.3.18 Método de Chitale (1988).
• 3.4.6.3.19 Método de Froehlich (1991).
• 3.4.6.3.20 Método de Johnson (1992).
• 3.4.6.3.21 Método de Richardson ET (CSU)
• 3.4.6.3.22 Método de Ansari e Qadar (1994).
• 3.4.6.3.23 Método de AB Ghani y Nalluri (1996).
• 3.4.6.4 Métodos para la determinación de la socavación local alrededor de los estribos.
• 3.4.6.4.1 Método de K.F. Artamonov (3.88)
• 3.4.6.4.2 Método de Liu
• 3.4.6.4.3 Método de Froehlich.
• 3.4.6.4.4 Método de de Franzetti.
• 3.4.7 Socavación en curvas del cauce.
• 3.4.8 Determinación del remanso.
• 3.4.9 Determinación del Nivel de Máximo Remanso (NMR).
• 3.4.10 Valoración del nivel de la rasante a partir del valor de NMR. Importancia del remanso.
• 3.5 Estudios geotécnicos.
• 3.5.1 Investigaciones del suelo. Número y posición de las calas.
• 3.5.1.1 Posición de las calas en puentes estrechos.
• 3.5.1.2 Posición de las calas en puentes anchos.
• 3.5.1.3 Datos y características del suelo a partir de las calas.
• 3.5.1.4 Influencia del tipo de suelo en la elección de las luces parciales  3 .
• 3.5.2 Estudios y procedimientos geotécnicos a realizar en puentes.
• 3.5.3 Estudios especiales a realizar en puentes.
• 3.5.4 Trabajos de Campo.
• 3.5.5 Trabajos de laboratorio.
• 3.5.6 Trabajos de gabinete.
• 3.5.7 Contenido del informe geotécnico para puentes.
• 3.6 Estudios de construcción.
• 3.6.1 Aspectos a considerar en los estudios de construcción.
• 3.7 Estudios de tránsito.
• 3.7.1 Principales cargas que circulan en los puentes de carretera y ferrocarril.
• 3.7.2 Cargas normativas.
• 3.7.2.1 Cargas normativas en puentes de carreteras.
• 3.7.2.2 Cargas normativas en puentes de ferrocarril.
• 3.8 Estudios arquitectónicos.
• 3.8.1 Factores que influyen en la estética de los puentes.
• 3.8.2 Elección de la tipología y el material de los puentes.
  • la uniformidad arquitectónica. 3.8.3 Perfeccionamiento evolutivo del entorno arquitectónico y factores artificiales que garantizan
• 3.9 Estudios de vulnerabilidad.
• 3.9.1 Factores que influyen en el comportamiento sismorresistente de las estructuras de puentes.
• 3.9.2 Vulnerabilidad por choques.
• 3.9.3 Vulnerabilidad por eventos extremos.
• 3.9.4 Vulnerabilidad por las posibles destrucciones y derrumbes por efectos de las explosiones.
• 3.9.5 Vulnerabilidad por Socavación.
• 3.10 Estudios de viabilidad y factibilidad.
• 3.10.1 Análisis de las etapas del proyecto y de su ciclo de vida.
• 3.10.2 Evaluación técnico
• 3.11 Consideraciones para la ubicación de los puentes.
• 3.11.1 Factores que determinan el enclave de los puentes.
• 3.12 Principios básicos para la localización de pilas y estribos.
• 3.12.1 Altura máxima económica de terraplén.
• 3.12.2 Constricción de la corriente.
• 3.12.3 Tipo de terreno adyacente al estribo.
• 3.12.4 Distancia libre horizontal.
• 3.12.5 Estribos abiertos o cerrados.
• 3.12.6 Topografía .Taludes. Curvas del cauce.
• 3.12.7 Socavación al pie de estribos. Condiciones locales de cimentación.
• 3.12.8 Tipificación. Simetría.
• 3.12.9 Principios básicos para la localización de las pilas.
• 3.12.9.1 Condiciones de cimentación.
• 3.12.9.2 Distancia libre horizontal.
• 3.12.9.3 Facilidades constructivas.
• 3.12.9.4 Tipificación. Simetría.
• 3.12.9.5 Esviaje.
• 3.12.9.6 Socavación.
• 3.13 Longitud y altura de los puentes.
• 3.13.1 Pasos a seguir para determinar la longitud y altura de los puentes sobre corrientes de agua. - (pasos superiores o inferiores). 3.13.2 Pasos a seguir para determinar la longitud y altura de los puentes sobres otras vías
  • Referencias bibliográficas.
  • Bibliografía.
• CAPÍTULO IV: CARGAS EN PUENTES.
• 4.1 Generalidades.
• 4.1.1 Principales acciones, descripción general.
• 4.1.2 Nomenclatura empleada.
• 4.1.3 Consideraciones básicas sobre las acciones y cargas en los puentes.
• 4.2 Acciones de carácter permanente.
• 4.2.1 Peso propio de la estructura y los accesorios.
• 4.2.2 Presión y empuje debido al peso del relleno.
• 4.2.3 Acción de la fuerza de pretensado.
• 4.2.4 Presión de la corriente de agua.
• 4.2.5 Acción debida a la retracción
• 4.2.6 Acción producida por asientos del suelo.
• 4.3 Acciones de carácter accidental.
• 4.3.1 Acción vertical debido a la carga accidental móvil.
• 4.3.1.1 Cargas verticales móviles normativas.
• 4.3.1.2 Coeficiente de uso o de presencia simultánea.
• 4.3.1.3 Coeficiente dinámico o de impacto (CD) en puentes de carreteras.
• 4.3.1.4 Cargas en puentes peatonales.
• 4.3.2 Presión y empuje del terreno por la presencia de la carga accidental móvil.
• 4.3.2.1 Análisis de la presión y empuje para estribos abiertos.
• 4.3.2.2 Análisis de la presión y empuje para estribos cerrados.
• 4.3.2.2.1 Consideraciones sobre el empuje activo y pasivo en estribos.
• 4.3.2.2.2 Propiedades de los suelos que se consideran en el empuje.
• 4.3.2.2.3 Efecto de rozamiento entre el estribo y el suelo:
• 4.3.2.2.4 Efecto de sobrecargas sobre el estribo.
• 4.3.2.2.5 Soluciones de losa de aproche:
• 4.3.3 Fuerza Centrífuga
• 4.3.4 Impactos horizontales transversales
• 4.3.5 Acción longitudinal debido al frenado o arranque de los vehículos
• 4.4 Acciones de otros tipos.
• 4.4.1 Carga de Viento
• 4.4.1.1 Componentes del viento sobre los puentes
• 4.4.1.1.1 Acción de la componente vertical del viento.
• 4.4.1.1.2 Acción de la componente horizontal longitudinal del viento.
• 4.4.1.1.3 Acción de la componente horizontal transversal del viento.
• 4.4.2 Carga de viento en la estructura y carga accidental móvil.
• 4.4.3 Empuje de embarcaciones
• 4.4.4 Acción producida por la variación de la temperatura
• 4.4.5 Acción por la fricción en los aparatos de apoyo
• 4.4.6 Carga Sísmica
• 4.4.6.1 Bases y condiciones del diseño sismorresistente de los puentes.
• 4.4.7 Cargas de construcción.
• 4.5 Filosofía de diseño.
• 4.5.1 Combinaciones de cargas para la superestructura y subestructura. Factores de ponderación.
• 4.5.1.1 Especificaciones generales.
• 4.5.2 Estado Límite Último.
• 4.5.2.1 Estado límite de fatiga.
• 4.5.2.2 Estado límite de vuelco y deslizamiento.
• 4.5.3 Estado Límite de Utilización.
  • Bibliografía.
• CAPÍTULO V: ANÁLISIS DE LA SUPERESTRUCTURA.
• 5.1 Introducción.
• 5.2 Analogía emparrillado losa.
• 5.3 Análisis en dirección longitudinal.
• 5.3.1 Líneas de influencia. Carga equivalente.
• 5.3.2 Concepto de momento total, momento fila, cortante total y cortante fila.
• 5.4 Análisis en dirección transversal
• 5.4.1 Concepto de distribución transversal. Coeficiente de distribución transversal.
• 5.4.2 Método de análisis para la distribución transversal [1].
  • Referencias bibliográficas.
  • Bibliografía.
    • TABLERO. CAPÍTULO VI: DISTRIBUCIÓN TRANSVERSAL EN PUENTES DE LOSAS Y LOSAS DE
• 6.1 Introducción.
• 6.2 Clasificación atendiendo a la isotropía.
• 6.3 Tipología y criterios de predimensionamiento.
• 6.3.1 Tipología longitudinal.
• 6.3.1.1 Relación entre el peralto del vano extremo al peralto del vano intermedio.
• 6.3.1.2 Colocación de juntas longitudinales.
• 6.3.2 Tipología de la sección transversal.
• 6.3.2.1 Análisis de las secciones transversales.
• 6.4 Distribución transversal.
• 6.4.1 Método de Westergaard.
• 6.4.1.1. Caso 1: Carga concentrada en el centro de la luz.
• 6.4.1.2 Caso 2: Dos cargas concentradas en el centro, en fajas paralelas.
• 6.4.1.3 Caso 3: Dos cargas concentradas en el mismo elemento.
• 6.4.1.4 Caso 4. Cuatro cargas concentradas en dos elementos paralelos.
• 6.4.1.5 Estrechez de la losa.
• 6.4.1.6 Cargas excéntricas, cercanas a los bordes libres.
• 6.4.1.7 Caso general de la carga.
• 6.4.1.8 Momentos flectores en dirección transversal (My).
• 6.4.1.9 Aplicaciones del método de H.M.Westergaard, a otras condiciones de borde.
• 6.4.1.9.1 Losa de ancho infinito y los otros dos bordes empotrados, con una carga P aplicada en el centro.
• 6.4.1.9.2 Losa de tablero, sobre la cual actúa un sistema de cargas P.
• 6.4.1.9.3 Losa en voladizo.
• 6.4.1.9.4 Momentos máximos en vigas de bordes.
• 6.4.2 Método aproximado de la AASHTO.
• 6.4.2.1 Luces para el análisis:
• 6.4.2.2 Casos de distribución.
• 6.4.2.2.1 Caso 1: Refuerzo perpendicular al tránsito.
• 6.4.2.2.2 Caso 2: Refuerzo principal paralelo al tránsito.
• 6.4.2.2.3 Caso 3: Refuerzo principal paralelo al sentido del tránsito. Luces mayores de 3.60m.
• 6.4.3 Vigas de bordes.
• 6.5 Tableros hormigonados in situ.
• 6.5.1 Encofrados apoyados directamente sobre el suelo.
• 6.5.2 Encofrados autoportantes.
• 6.6 Procedimiento simplificado para la distribución transversal en puentes de losa.
• 6.6.1 Definiciones.
• 6.6.2 Limitaciones.
• 6.6.3 Luces de cálculo.
• 6.6.4 Cálculo de los momentos flectores y cortantes.
• 6.6.4.1 Flexión perpendicular al sentido del tránsito.
• 6.6.4.2 Flexión paralela al tránsito.
• 6.6.5 Losas en voladizo.
• 6.6.5.1 Flexión perpendicular al tránsito.
• 6.6.5.2 Flexión paralela al tránsito.
• 6.6.6 Losas apoyadas perimetralmente.
• 6.6.7 Vigas marginales en losas.
• 6.6.8 Refuerzo secundario o de distribución.
  • Bibliografía.
• CAPÍTULO VII: PUENTES DE VIGAS.
• 7.1 Introducción.
• 7.2 Clasificación de los puentes de vigas.
• 7.3 Tipología y dimensionamiento.
• 7.3.1 Criterios de dimensionamiento según Y. Guyón.
• 7.3.2 Tableros de vigas hormigonadas in situ.
• 7.3.3 Nociones sobre vigas cajón y sección cajón.
• 7.4 Coeficiente de distribución transversal.
• 7.4.1 Campo de aplicación de los métodos.
• 7.4.2 Método de Guyón
• 7.4.2.1 Introducción.
• 7.4.2.2 Principios en que se basa el método.
• 7.4.2.3 Emparrillado. Ecuación diferencial de la superficie de la deformada. Coeficiente de torsión.
• 7.4.2.4 Concepto del coeficiente de distribución.
  • flexibilidad transversal. 7.4.2.5 Solución general de la ecuación diferencial de la superficie deformada. Coeficiente de
• 7.4.2.6 Determinación de κα.
• 7.4.2.7 Determinación del coeficiente de distribución transversal general (κ)
• 7.4.2.8 Determinación de ∑κα.
• 7.4.2.9 Coeficiente de flexibilidad transversal.
• 7.4.2.10 Cálculo de los momentos flectores en las vigas.
• 7.4.2.11 Cálculo de los momentos flectores transversales. (My) - debido a las cargas verticales móviles. 7.4.2.12 Determinación de las solicitaciones de cortante (Vx) en vigas longitudinales
• 7.4.2.13 Determinación del Vx en el apoyo.
• 7.4.2.14 Determinación de los momentos torsores.
• 7.4.2.15 Determinación del coeficiente de flexibilidad transversal.
• 7.4.2.16 Determinación del coeficiente de torsión.
• 7.4.2.17 Análisis breve de la validez de los coeficientes θ y α.
• 7.4.2.18 Coeficiente de flexibilidad transversal óptimo.
• 7.4.2.19 Superestructura óptima.
• 7.4.2.20 Proceso de cálculo para determinar Mx, Vx y My.
• 7.4.2.21 Conclusiones del método.
• 7.4.3 Método de Courbón o de los diafragmas de rigidez infinita.
• 7.4.3.1 Introducción.
• 7.4.3.2 Deducción de las expresiones para el cálculo del momento flector longitudinal Mxi.
• 7.4.3.3 Cálculo de la fuerza cortante en las vigas.
• 7.4.3.4 Cálculo de los diafragmas.
• 7.4.3.5 Conclusiones del método.
• 7.4.4 Método de reducción de hiperestaticidad.
• 7.4.4.1 Coeficiente de distribución transversal general.
• 7.4.4.2 Momentos flectores longitudinales (My).
• 7.4.4.3 Cortante en vigas principales (Vx).
• 7.4.4.4 Losa de tablero, calculo de My.
• 7.4.4.5 Conclusiones del método.
• 7.4.5 Método de los coeficientes de la AASHTO.
• 7.4.5.1 Introducción.
• 7.4.5.2 Vigas interiores.
• 7.4.5.3 Conclusiones del método de la AASHTO.
  • desarrollo de los mismos. 7.5 Aspectos relativos a los puentes de vigas, sus métodos de análisis y las tendencias en el
• 7.5.1 Aspectos relativos del método de Guyón
• 7.5.2 Aspectos relativos del método de Courbon.
• 7.5.3 Aspectos relativos del método de reducción de hiperestaticidad.
• 7.5.4 Aspectos relativos del método de AASHTO.
• 7.5.5 Desarrollo de los métodos de análisis.
• 7.5.6 Tendencias de desarrollo.
• 7.5.7 Sección transversal y su construcción.
  • Bibliografía.
• CAPÍTULO VIII: SUBESTRUCTURAS EN PUENTES.
• 8.1 Introducción.
• 8.2 Partes componentes. Tipología.
• 8.2.1 Estribos.
• 8.2.1.1 Estribos cerrados.
• 8.2.1.2 Estribos abiertos
• 8.2.2 Pilas.
• 8.2.3 Dimensionamiento preliminar de pilas y estribos.
• 8.2.3.1 Dimensionamiento preliminar en estribos.
• 8.2.3.2 Dimensionamiento preliminar en pilas.
• 8.3 Cálculo de las acciones en pilas y estribos.
• 8.3.1 Acciones de carácter vertical.
• 8.3.2 Acciones de carácter longitudinal.
• 8.3.3 Acciones de carácter transversal.
• 8.4 Cálculo de las acciones en la losa de aproche.
• 8.4.1 Acciones de carácter longitudinal.
• 8.4.1.1 Losa de aproche no superficial con asfalto y un material no flexible sobre ella:
• 8.4.2 Acciones de carácter transversal.
• 8.4.2.1 Losa de aproche horizontal y superficial, con asfalto sobre ella.
• 8.4.2.2 Losa de aproche no superficial con asfalto y un material flexible sobre ella.
• 8.5 Aspectos de carácter constructivo.
• 8.5.1 Drenaje de los estribos.
• 8.5.2 Aletones. Taludes.
• 8.5.3 Protección de la cimentación contra la socavación.
  • Bibliografía
• CAPÍTULO IX: ALCANTARILLAS.
• 9.1 Introducción.
• 9.2 Partes constitutivas de las alcantarillas.
• 9.3 Uso y emplazamiento.
• 9.3.1 Alineación.
• 9.3.2 Pendiente y elevación.
• 9.4 Tipología de las alcantarillas.
• 9.5 Diseño hidrológico.
• 9.6 Diseño hidráulico.
• 9.6.1 Características del flujo a través de la alcantarilla.
• 9.6.1.1 Alcantarillas con entrada libre.
• 9.6.1.2 Alcantarillas con entrada sumergida.
• 9.6.2 Expresiones de investigadores no nacionales adaptadas a Cuba para el diseño hidráulico.
• 9.6.2.1 Alcantarillas sin presión con entrada libre.
• 9.6.2.2 Alcantarillas a semipresión.
• 9.6.2.3 Alcantarillas a presión.
• 9.6.2.4 Alcantarillas sin presión y sin cabezal hidrodinámico.
• 9.7 Acciones sobre las alcantarillas.
• 9.7.1 Acciones de carácter permanente.
• 9.7.1.1 Fuerza de fricción y plano de igual asentamiento.
• 9.7.1.2 Método americano para determinar la carga permanente.
• 9.7.1.2.1 Determinación del coeficiente Cc.
• 9.7.1.3 Carga permanente según Yaroshenko.
• 9.7.2 Acciones de carácter accidental
• 9.7.2.1 Cálculo de las cargas accidentales según la Norma Cubana.
• 9.8 Diseño de las alcantarillas de tubos.
• 9.8.1 Factores que afectan la resistencia.
  • Método Americano. 9.8.2 Métodos de diseño y criterios de instalación de tubos de hormigón reforzado para alcantarillas.
• 9.9 Embocadura y aletones.
• 9.9.1 Embocadura.
• 9.9.1.1 Cálculo de los elementos de la embocadura.
• 9.9.2 Aletones.
• 9.10 Consideraciones de carácter constructivo.
• 9.11 Alcantarillas de cajón. Generalidades.
• 9.11.1 Diseño de alcantarillas de sección cajón.
• 9.11.2 Problemas constructivos
• 9.12 Requerimientos especiales en la construcción de alcantarillas largas.
• 9.13 Aplicaciones.
  • Bibliografía.
• CAPÍTULO X: PUENTES METÁLICOS.
• 10.1 Introducción.
• 10.1.1 Ventajas y desventajas del acero como material para la construcción de puentes.
• 10.1.2 Aceros tratados al calor.
• 10.2 Tableros de puentes de vigas.
• 10.3 Consideraciones generales de diseño.
• 10.3.1 Diseño de las vigas longitudinales.
• 10.3.2 Consideraciones sobre el análisis estructural de las vigas.
• 10.3.2.1 Análisis del pandeo.
• 10.4 Vigas armadas.
• 10.4.1 Criterios generales.
• 10.4.2 Pandeo del alma en vigas armadas.
• 10.4.2.1 Alma sin rigidizadores.
• 10.4.2.2 Alma con rigidizadores.
• 10.4.2.3 Tensiones de flexión y cortante.
• 10.5 Fatiga.
• 10.5.1 Ciclos de carga.
• 10.6 Vigas armadas (ensambladas).
• 10.6.1 Alas de las vigas soldadas.
• 10.6.2 Espesores de las placas del alma.
• 10.6.2.1 Vigas no rigidizadas longitudinalmente.
• 10.6.2.2 Vigas rigidizadas longitudinalmente.
• 10.6.3 Espaciamiento de rigidizadores transversales intermedios.
• 10.6.4 Rigidizadores transversales intermedios Criterios de diseño..
• 10.6.4.1 Rigidizadores transversales dobles.
• 10.6.4.2 Rigidizadores transversales simples.
• 10.6.4.3 Momento de inercia mínimo para los rigidizadores transversales.
• 10.6.5 Rigidizadores longitudinales.
• 10.6.5.1 Rigidizador longitudinal: momento de inercia mínimo.
• 10.6.6 Rigidizadores de apoyo.
• 10.6.6.1 Vigas soldadas:
• 10 .6.6.2 Platabandas de longitud parcial.
• 10.7 Vigas compuestas
• 10.7.1 Consideraciones generales.
• 10.7.2 Campo de aplicación de las secciones compuestas.
• 10.7.2.1 Losa de hormigón armado.
• 10.7.2.2 Vigas longitudinales.
• 10.7.2.3 Conectores de cortante.
• 10.7.3 Ventajas de la construcción de elementos en colaboración.
• 10.7.4 Apuntalamiento.
• 10.7.5 Ancho efectivo del ala superior de la sección compuesta.
• 10.7.6 Cálculos de esfuerzos para secciones en colaboración.
• 10.7.7 Requerimientos para placas de reforzamiento de las alas inferiores (cubre placas).
• 10.7.8 Transferencias de fuerzas cortantes en colaboración.
• 10.7.9 Conectores. Principales tipologías.
• 10.7.10 Tensiones en la sección compuesta.
• 10.7.11 Consideraciones generales acerca del diseño de los conectores.
• 10.7.12 Diseño por fatiga.
• 10.7.13 Consideraciones de resistencia a cortante.
• 10.7.14 Especificaciones sobre el espaciamiento y posición de los pernos de cortante.
• 10.7.15 Diseño por resistencia última.
• 10.7.16 Método de diseño.
• 10.7.17 Capacidad a la flexión de las secciones compuestas.
• 10.7.18 Capacidad a la flexión en la región de momento positivo.
• 10.8 Criterios generales de predimensionamiento y constructibilidad de elementos en puentes metálicos.
• 10.8.1 Conectores de cortantes.
• 10.8.2 Características de los materiales.
• 10.8.2.1 Características de los aceros.
• 10.8.3 Tensiones ordinarias de los aceros usados en los puentes.
• 10.8.4 Tensiones ordinarias y requerimientos de los pernos de alta resistencia usados en puentes.
• 10.8.5 Geometría y características físico mecánicas de los pernos conectores usados en puentes.
• 10.8.6 Dimensiones recomendadas.
• 10.8.7 Dimensiones aconsejables vigas metálicas.
  • Bibliografía.
• CAPÍTULO XI: NOCIONES SOBRE PUENTES DE OTRAS TIPOLOGÍAS.
• 11.1 Introducción.
• 11.2 Puentes de arco.
• 11.2.1 Antecedentes.
• 11.2.2 Sinopsis histórica de los puentes de arcos en Cuba.
• 11.2.3 Partes componentes de un puente de arco.
• 11.2.4 Tipología de los puentes de arco.
• 11.2.4.1 Tipología por nivel de tablero.
• 11.2.4.2 Tipología por la geometría de la directriz.
• 11.2.4.3 Tipología de acuerdo a la estructura de la directriz.
• 11.2.4.4 Tipología de acuerdo al número de articulaciones (grado de articulaciones).
• 11.2.5 Forma de trabajo.
• 11.2.6 Criterios generales de predimensionamiento.
• 11.2.6.1 Fórmulas para el predimensionamiento de la directriz.
• 11.2.6.1.1 Fórmula de Cochrane.
• 11.2.6.1.2 Fórmula de Witney.
• 11.2.6.1.3 Espesor de la clave (peralto de la clave).
• 11.2.6.1.4 Dimensionamiento del peralto de los arranques y en una sección arbitraria.
• 11.2.7 Arco biarticulado sin tirantes (no atirantado).
• 11.2.7.1 Línea de influencia para los empujes H.
• 11.2.8 Puentes de arco en armadura.
• 11.2.9 Aspectos generales sobre la secuencia constructiva de los arcos.
• 11.3 Puentes de armaduras
• 11.3. 1 Antecedentes de los puentes de armadura.
• 11.3.2 Campo de aplicación. Principios de trabajo estructural.
• 11.3.3 Sinopsis histórica de los puentes de armaduras en Cuba.
• 11.3.4 Partes componentes de las armaduras de puentes.
• 11.3.5 Tipologías.
• 11.3.5.1 Armadura tipo Long.
• 11.3.5.2 Armadura tipo Howe.
• 11.3.5.3 Armadura tipo Pratt y sus variaciones.
• 11.3.5.4 Armadura tipo Whipple.
• 11.3.5.5 Armadura tipo Petit.
• 11.3.5.6 Armadura tipo Warren y sus variantes.
• 11.3.5.7 Armadura tipo Bailey.
• 11.3.5.8 Armadura tipo Bollman.
• 11.3.5.9 Armadura tipo Fink
• 11.3.5.10 Armadura tipo Lank
• 11.3.5.11 Armadura tipo K.
• 11.3.6 Empleo de las armaduras dependiendo de la distancia a salvar.
• 11.3.7 Aspectos relacionados con el dimensionamiento.
• 11.3.8 Generalidades acerca del predimensionamiento.
• 11.4 Puentes de sección cajón.
• 11.4.1 Introducción.
• 11.4.2 Métodos de análisis.
• 11.4.3 Ventajas de la sección cajón.
• 11.4.4 Tipología y dimensionamiento longitudinal.
• 11.4.4.1 Tipologías longitudinales, de peraltos e inercias
• 11.4.4.2 Distribución de las luces.
• 11.4.4.3 Relación peralto – luz.
• 11.4.4.4 Espesor equivalente.
• 11.4.5 Tipología de la sección transversal.
• 11.4.5.1 Aspectos relacionados al diseño.
• 11.4.5.1.1 Resistencia a la flexión.
• 11.4.5.1.2 Resistencia a la torsión.
• 11.4.5.1.3 Distorsión y deformación por cortantes.
• 11.4.5.1.4 Flexión local en la losa superior.
• 11 .4.5.2 Aspectos relacionados a la constructibilidad.
• 11.4.6 Predimensionamiento de la sección transversal.
• 11.4.6.1 Losa superior.
• 11.4.6.2 Alma de las paredes de las celdas.
• 11.4.6.3 Losa inferior.
• 11.4.6.4 Diafragmas.
• 11.4.7 Procedimiento de diseño.
• 11.5 Puentes atirantados.
• 11.5.1 Definición.
• 11.5.2 Antecedentes históricos.
• 11.5.3 Morfología general de los puentes atirantados.
• 11.5.4 Campo de aplicación.
• 11.5.5 Tipología longitudinal.
• 11.5.5.1 Solución de tirantes en arpa.
• 11.5.5.2 Solución de tirantes en abanico.
• 11.5.5.3 Solución de tirantes mixta o intermedia.
• 11.5.6 Distribución transversal de los tirantes en el tablero.
• 11.5.6.1 Un solo plano de tirantes anclados transversalmente.
• 11.5.6.2 Dos placas de tirantes transversales.
• 11.5.6.3 Espaciamiento de los tirantes.
• 11.5.7 Sección trasversal de los tableros de puentes atirantados.
• 11.5.7.1 Tableros metálicos.
• 11.5.7.2 Tableros Mixtos.
• 1 1.5.7.3 Tableros de hormigón.
• 11.5.8 Pilas principales.
• 11.5.8.1 Pilas con atirantamiento centrado.
• 11.5.8.2 Pilas para atirantamiento en los bordes.
• 11.5.8.3 Pilas para atirantamiento en los bordes (tirantes no paralelos).
• 11.5.8.4 Tipologías de las pilas.
• 11.5.9 Procesos constructivos.
• 11.6 Puentes colgantes
• 11.6.1 Introducción.
• 11.6.2 Partes componentes.
• 11.6.3 Tipologías más comunes de puentes colgantes.
• 11.6.4 Clasificación por la forma de anclaje.
• 11.6.5 Aspectos generales relativos al análisis de los puentes colgantes.
• 11.6.5.1 Directriz del cable en los puentes colgantes.
• 11.6.5.1.1 La catenaria.
• 11.6.5.1.2 La parábola.
• 11.6.5.2 Cable bajo cargas concentradas. Directriz poligonal.
• 11.6.5.3 La teoría de Rankine.
• 11.6.5.4 Teoría elástica de primer orden.
• 11.6.5.5 Teoría de la deflexión.
• 11.6.5.6 Teoría linealizada de la reflexión.
• 11.6.6 Incidencia de la aereoelasticidad en el diseño.
• 11.6.6.1 Acción del viento.
• 11.6.7 Aspectos relativos al predimensionamiento de puentes colgantes.
• 11.6.7.1 Consideraciones generales.
• 11.6.7.2 Esfuerzos en el cable.
• 11.6.7.3 Esfuerzos en las torres.
• 11.6.7.4 Geometría del tablero.
• 1 1.6.8 Proceso constructivo.
  • Bibliografía
• CAPÍTULO XII: DISPOSITIVOS DE APOYOS.
• 12.1 Introducción.
• 12.2 Tipología de los dispositivos de apoyo por su esquema estático.
• 12.3 Apoyos de cartón.
• 12.4 Apoyos de plomo.
• 12.5 Apoyos de acero.
• 12.6 Apoyos de hormigón.
• 12.6.1 Apoyos de péndulos.
• 12.6.2 Articulación.
• 12.6.2.1 Articulación Mesnager.
• 12.6.2.2 Articulación Freyssinet.
• 12.7 Apoyos mixtos de hormigón
• 12.8 Apoyos elastoméricos (neopreno).
• 12. 9 Apoyos de teflón.
• 12.10 Localización y disposición de los aparatos de apoyo.
• 12.11 Distribución de los apoyos en dirección transversal.
• 12.12 Cálculo de los dispositivos de apoyo.
• 12.12.1 Módulo de deformación de segundo orden o módulo de cortante. Deformación por cizallamiento
• 12.12.2 Módulo de elasticidad de primer orden. Factor de forma tensión de compresión. Tensión.
• 12.12.3 Tensiones de compresión por flexión. Tensiones tangenciales.
• 12.12.4 Deslizamiento. Comprobación ó verificación. Estabilidad.
• 12.12.5 Compresión y giro simultáneo. Comprobaciones. Criterios.
• 12.12.6 Cálculo de los pasadores o fijaciones.
• 12.12.7 Recomendaciones para el dimensionamiento de los apoyos.
• 12.12.7.1 Proceso de cálculo de los apoyos elastoméricos.
  • Bibliografía.
• CAPÍTULO XIII: ASPECTOS RELACIONADOS CON LA GESTIÓN DE PUENTES.
• 13.1 Introducción.
• 13.2 Inventario de puentes.
• 13.2.1 Aspectos del inventario.
• 13.3 Inspección de puentes.
• 13.3.1 Inspección de rutina.
• 13.3.2 Inspección principal.
• 13.3.2.1 Inspecciones principales subacuáticas.
• 13.3.3 Inspección especial.
• 13.3.4 Inspecciones extraordinarias o de daño.
• 13.3.5 Documentación atendiendo al tipo de inspección.
• 13.3.6 Patologías a inspeccionar en los puentes
• 13.3.6.1 Aproches.
• 13.3.6.2 Deslizamientos de tierra.
• 13.3.6.3 Elementos de la estructura.
• 13.3.6.3.1 Elementos de acero.
• 13.3.6.3.2 Elementos de hormigón.
• 13.3.6.4 Elementos no estructurales
• 13.3.6.5 Afectaciones hidráulicas.
• 13.3.6.6 Afectación en el pavimento.
• 13.3.6.7 Pilas, estribos y cimientos.
• 13.3.6.8 Equipamiento anexo.
• 13.3.7 Instalaciones para la inspección. Métodos.
• 13.4 Evaluación de puentes.
• 13.4.1 Introducción.
• 13.4.2 Los criterios y bases teóricas para evaluar la seguridad de los puentes en servicio.
• 13.4.3 Método de evaluación estructural.
• 13.4.4 Diferentes evaluaciones.
• 13.4.4.1 Evaluación según el estado estructural del puente.
• 13.4.4.2 Evaluación según otras partes componentes.
• 13.4.4.3 Evaluación del estado general del puente.
• 13.4.5 Criterios de fiabilidad.
• 13.4.5.1 Metodología general.
• 13.4.6 Modelos de Fichas Técnicas de Inspección y Evaluación de Puentes.
• 13.4.7 Ensayos de carga no destructivos.
• 13.4.7.1 Ensayos de diagnóstico.
• 13.4.7.2 Pruebas de carga.
• 13.4.8 Evaluación por fases.
• 13.4.8.1 Primera fase de la evaluación.
• 13.4.8.2 Segunda fase de la evaluación.
• 13.4.8.3 Tercera fase de la evaluación.
• 13.4.9 Clasificación de los defectos que influyen en la seguridad de los puentes.
• 13.4.9.1 Defectos según la seguridad y la resistencia de las estructuras.
• 13.4.9.2 Defectos atendiendo a las causas y su origen.
• 13.4.9.3 Defectos atendiendo a las consecuencias que derivan del fallo total o parcial de las estructuras.
• 13.5 Rehabilitación de puentes.
• 13.5.1 Consideraciones generales.
• 13.5.2 Trabajos de rehabilitación.
• 13.6 Mantenimiento de puentes.
• 13.6.1 Introducción.
• 13.6.2 Objetivos de mantenimiento en puentes.
• 13.6.3 Tipos de mantenimiento.
• 13.6.3.1 Mantenimiento rutinario.
• 13.6.3.2 Mantenimiento especializado.
• 13.6.3.3 Mantenimiento preventivo.
• 13.6.3.4 Mantenimiento correctivo.
• 13.6.3.5 Atendiendo al tipo de obra.
• 13.6.3.6 Teniendo en cuenta el momento en que se realiza la obra.
• 13.6.3.7 Mantenimiento ordinario.
• 13.6.4 Tipos de mantenimiento de acuerdo con los objetivos, complejidad y costos.
• 13.6.4.1 Mantenimiento simple o habitual.
• 13.6.4.2 Mantenimiento medio.
• 13.6.4.3 Mantenimiento complejo.
• 13.6.5 Factores importantes para una adecuada política de mantenimiento.
• 13.6.6 La vida útil de los puentes.
• 13.6.7 Aspectos más importantes de una propuesta de mantenimiento.
• 13.6.8 Repercusión del costo de construcción para el mantenimiento de un puente.
• 13.6.9 Repercusión del costo de explotación para el mantenimiento de un puente.
• 13.6.10 Expresiones para la determinación del costo mínimo en la conservación de un puente.
• 13.6.11 Tipos de reparación.
• 13.6.11.1 Reparación media.
• 13.6.11.2 Reparación capital.
• 13.6.12 Procedimiento para las reparaciones capitales en los puentes.
• 13.6.13 Reparaciones de puentes en servicio.
• 13.6.14 Recomendaciones para las reparaciones de los puentes.
• 13.6.14.1 Recomendación para la reparación de puentes de madera.
• 13.6.14.2 Recomendación para la reparación de puentes de acero.
• 13.6.14.3 Recomendaciones para la reparación puentes de hormigón.
  • Bibliografía.
  • Anexos.

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN.

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN. 2

la forma de estos y a su vez la forma de los puentes repercute en cómo responden resistentemente a las

acciones exteriores, lo cual conduce a tratar el cálculo estructural de los mismos.

La etimología de la palabra puente proviene del hecho que los romanos llamaban al sumo sacerdote

"Pontifex", que significaba constructor de puentes, pues él era el encargado de inaugurar estas obras.

Aunque no se ha hecho mención a las alcantarillas, en la denominación más moderna de su definición se

establecen como: puente de marco cerrado, por lo que con sus particularidades específicas se les atribuyen

las características generales antes mencionadas.

1.2 Conceptos básicos relativos a las obras de fábrica.

Al hablar de puentes deberá realizarse la subdivisión en cuanto al tipo de obstáculo a salvar, de esa

forma se especifica de manera más expedita la clasificación y sirve de categorización con mayor

rigurosidad desde el punto de vista técnico, hablándose entonces de puentes, pasos y viaductos.

Puente: Es aquella obra de fábrica que salva como obstáculo un río, presentándose como

condicionantes para su diseño tener en cuenta las perturbaciones hidráulicas que originan las corrientes de

agua como son el remanso y la socavación.

Paso: Es una obra de fábrica que tiene que salvar como obstáculo otra vía, presentándose como

condicionantes para su diseño tener en cuenta las características del diseño geométrico de la vía a la que

pertenece el paso y de la vía a salvar.

Viaducto: Es aquella obra de fábrica que salva como obstáculo una presa, depresión, lago, bahía, en

las cuales las corrientes de agua no generen socavación, presentándose como condicionantes para su

diseño las dificultades de índole constructiva que muchos de estos pueden presentar.

En el presente texto se utilizará de manera genérica el término “puente” para designar la obra de

fábrica que salva un obstáculo independientemente de cuál sea este, en caso de ser necesario se

especificará el tipo de obra de fábrica en particular.

Otra de las definiciones de carácter general relativo a las obras de fábrica está referida a los conceptos

de luces, vanos y tramos, los que a continuación son definidos:

CAPÍTULO I: INTRODUCCIÓN. 3

Vano: Se le llama al espacio salvado entre dos apoyos contiguos, que pueden ser dos pilas o el estribo

y la pila adyacente.

Tramo: Se define como el elemento estructural que salva uno o varios vanos, puede ser una losa,

sistema de vigas, armaduras, arcos, pórticos, etc.

Luz: Es la distancia entre los soportes de elementos estructurales, debe señalarse que se definen en los

puentes varios tipos de luces, por lo que se establecen las luces efectivas o de cálculo, luz modular, luz

parcial y luz total. Se entiende como luz efectiva a la distancia entre los puntos de aplicación de las

reacciones de apoyo (distancia de eje a eje de dispositivo de apoyo), también denominada luz de cálculo.

La luz modular es una medida convencional que define la distancia entre los ejes de los apoyos que

soportan al elemento, aunque en ocasiones se refiere a la mayor dimensión del elemento. La luz parcial se

considera como la distancia entre soportes de tramos y la luz total como la longitud de estribo a estribo.

En la Figura 1.1 se muestran las diferencias entre vano, tramo y luz de un puente.

Generalmente se ha utilizado el tramo de luz como sinónimo de vano, la luz se refiere al elemento

estructural, la distancia entre apoyos y no al espacio bajo el puente.

Figura 1.1: Ilustración de vanos y tramos.