jueves, 18 de junio de 2015

Estructuras De Puentes

PUENTE

Un puente es una construcción, por lo general artificial, que permite salvar un accidente geográfico o cualquier otro obstáculo físico como un río, un cañón, un valle, un camino, una vía férrea, un cuerpo de agua, o cualquier obstrucción. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y la naturaleza del terreno sobre el que el puente es construido.
Su proyecto y su cálculo pertenecen a la ingeniería estructural, siendo numerosos los tipos de diseños que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las técnicas desarrolladas y las consideraciones económicas, entre otros factores.




Historia De Los Puentes



La necesidad humana de cruzar pequeños arroyos y ríos fue el comienzo de la historia de los puentes. Hasta el día de hoy la técnica ha pasado desde una simple losa hasta grandes puentes colgantes que miden varios kilómetros y que cruzan bahías. Los puentes se han convertido a lo largo de la historia no solo en un elemento muy básico para una sociedad sino en símbolo de su capacidad tecnológica.

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Existen cinco tipos principales de puentespuentes vigaen ménsulaen arcocolgantesatirantados. El resto son derivados de estos.


Tipos de puentes

Puente viga

Un puente viga es un puente cuyos vanos son soportados por vigas. Este tipo de puentes deriva directamente del puente tronco. Se construyen con maderaacero u hormigón (armadopretensado o postensado).
Se emplean vigas en forma de I, en forma de caja hueca, etcétera. Como su antecesor, este puente es estructuralmente el más simple de todos los puentes.

Se emplean en vanos cortos e intermedios (con hormigón pretensado). Un uso muy típico es en las pasarelas peatonales sobre autovías.

Puente en arco

Un puente de arco es un puente con apoyos a los extremos de la luz, entre los cuales se hace una estructura con forma de arco con la que se transmiten las cargas. El tablero puede estar apoyado o colgado de esta estructura principal, dando origen a distintos tipos de puentes.
Los puentes en arco trabajan transfiriendo el peso propio del puente y las sobrecargas de uso hacia los apoyos mediante la compresión del arco, donde se transforma en un empuje horizontal y una carga vertical. Normalmente la esbeltez del arco (relación entre la flecha máxima y la luz) es alta, haciendo que los esfuerzos horizontales sean mucho mayores que los verticales. Por este motivo son adecuados en sitios capaces de proporcionar una buena resistencia al empuje horizontal.
Cuando la distancia a salvar es grande pueden estar hechos con una serie de arcos, aunque ahora es frecuente utilizar otras estructuras más económicas. Los antiguos romanos ya construían estructuras con múltiples arcos para construir puentes y acueductos.

Este tipo de puentes fueron inventados por los antiguos griegos, quienes los construyeron en piedra. Más tarde los romanos usaron cemento en sus puentes de arco. Algunos de aquellos antiguos puentes siguen estando en pie. Los romanos usaron solamente puentes de arco de medio punto, pero se pueden construir puentes más largos y esbeltos mediante figuras elípticas o de catenaria invertida.

Puente en ménsula

Un puente en ménsula (en inglés cantilever brigde) es un puente en el cual una o más vigas principales trabajan como ménsula o voladizo. Normalmente, las grandes estructuras se construyen por la técnica de volados sucesivos, mediante ménsulas consecutivas que se proyectan en el espacio a partir de la ménsula previa. Los pequeños puentes peatonales pueden construirse con vigas simples, pero los puentes de mayor importancia se construyen con grandes estructuras reticuladas de acero o vigas tipo cajón de hormigón postensado, o mediante estructuras colgadas.

Puente atirantado

En términos de ingeneria civil, se denomina puente atirantado a aquel cuyo tablero está suspendido de uno o varios pilones centrales mediante obenques. Se distingue de los puentes colgantes porque en éstos los cables principales se disponen de pila a pila, sosteniendo el tablero mediante cables secundarios verticales, y porque los puentes colgantes  antes trabajan principalmente a tracción, y los atirantados tienen partes que trabajan a tracción y otras a compresión. También hay variantes de estos puentes en que los tirantes van desde el tablero al pilar situado a un lado, y de ahí al suelo, o bien están unidos a un único pilar como el Puente del Alamillo en Sevilla.

Puente colgante

Un puente colgante es un puente sostenido por un arco invertido formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. Desde la antigüedad este tipo de puentes han sido utilizados por la humanidad para salvar obstáculos. A través de los siglos con la introducción y mejora de distintos materiales de construcción, este tipo de puentes son capaces en la actualidad de soportar el tráfico rodado e incluso líneas de ferrocarril ligeras.

Los puentes de maderaaunque son rápidos de construir y de bajo coste, son poco resistentes y duraderos, ya que son muy sensibles a los agentes atmosféricos, como la lluvia y el viento, por lo que requieren un mantenimiento continuado y costoso. Su bajo coste (debido a la abundancia de madera, sobre todo en la antigüedad) y la facilidad para labrar  la madera pueden explicar que los primeros puentes construidos fueran de madera.
Los puentes de piedrade los que los romanos fueron grandes constructores, son tremendamente resistentes, compactos y duraderos, aunque en la actualidad su construcción es muy costosa. Los cuidados necesarios para su mantenimiento son escasos, ya que resisten muy bien los agentes climáticos. Desde el hombre consiguió dominar la técnica del arco este tipo de puentes dominó durante siglos. Sólo la revolución industrial con las nacientes técnicas de construcción con hierro pudo amortiguar este dominio.
Los puentes metálicos: son muy versátiles, permiten diseños de grandes luces, se construyen con rapidez, pero son caros de construir y además están sometidos a la acción corrosiva, tanto de los agentes atmosféricos como de los gases y humos de las fábricas y ciudades, lo que supone un mantenimiento caro. El primer puente metálico fue construido en hierro en Coolbrookdale (Inglaterra)
Los puentes de hormigón armado son de montaje rápido, ya que admiten en muchas ocasiones elementos prefabricados, son resistentes, permiten superar luces mayores que los puentes de piedra, aunque menores que los de hierro, y tienen unos gastos de mantenimiento muy escasos, ya que son muy resistentes a la acción de los Agentes atmosféricos

Puente Reticulado: Un puente reticulado tiene una cubierta, o carretera, apoyada en un armazón, que es una estructura de montantes y refuerzos. Se utilizan a menudo triángulos en el diseño del armazón, ya que transmiten fuerza a la estructura. Los constructores de puentes norteamericanos hicieron muchos puentes reticulados en el siglo 19 para dar cabida a la red ferroviaria en expansión. Los puentes reticulados pueden ser de madera o de metal, aunque hay varios ejemplos de viejos puentes reticulados que colapsaron cuando los trenes pasaban por encima de ellos.










  PARTES DE UN PUENTE
  
  Se compone de las siguientes partes principales


1. Subestructura o  Infraestructura.

Compuesta por estribos y pilares.
Estribos, son los apoyos extremos del puente, que transfieren la carga de éste al terreno y que sirven además para sostener el relleno de los accesos al puente.

Pilares, son los apoyos intermedios, es decir, que reciben reacciones de dos tramos de puente, transmitiendo la carga al terreno.

2. Superestructura.

Compuesta de tablero y estructura portante.
El tablero, está formado por la losa de concreto, enmaderado o piso metálico, el mismo descansa sobre las vigas principales en forma directa ó a través de largueros y viguetas transversales, siendo el elemento que soporta directamente las cargas.



Materiales

Compuesta de tablero y estructura portante.

El tablero, está formado por la losa de concreto, enmaderado o piso metálico, el mismo descansa sobre las vigas principales en forma directa ó a través de largueros y viguetas transversales, siendo el elemento que soporta directamente las cargas.



Eficiencia

La eficiencia estructural de un puente puede ser considerada como el radio de carga soportada por el peso del puente, dado un determinado conjunto de materiales. En un desafío común, algunos estudiantes son divididos en grupos y reciben cierta cantidad de palos de madera, una distancia para construir, y pegamento, y después les piden que construyan un puente que será puesto a prueba hasta destruirlo, agregando progresivamente carga en su centro. El puente que resista la mayor carga es el más eficiente. Una medición más formal de este ejercicio es pesar el puente completado en lugar de medir una cantidad arreglada de materiales proporcionados y determinar el múltiplo de este peso que el puente puede soportar, una prueba que enfatiza la economía de los materiales y la eficiencia de las ensambladuras con pegamento.


La eficiencia económica de un puente depende del sitio y tráfico, el radio de ahorros por tener el puente (en lugar de, por ejemplo, un ferry, o una ruta más larga) comparado con su costo. El costo de su vida está compuesto de materiales, mano de obra, maquinaria, ingeniería, costo del dinero, seguro, mantenimiento, renovación, y finalmente, demolición y eliminación de sus asociados, reciclado, y reemplazamiento, menos el valor de chatarra y reutilización de sus componentes. Los puentes que emplean sólo compresión son relativamente ineficientes estructuralmente, pero puede ser altamente eficientes económicamente donde los materiales necesarios están disponibles cerca del sitio y el costo de la mano de obra es bajo. Para puentes de tamaño medio, los apuntalados o de vigas son usualmente los más económicos, mientras que en algunos casos, la apariencia del puente puede ser más importante que su eficiencia de costo. Los puentes más grande generalmente deben construirse suspendidos.













Récords mundiales
  • Puente de la bahía de HangzhouChinapuente más largo del mundo sobre el mar. Tiene una longitud de 36 km; 
  • El Puente Akayashi KaikyoJapón: puente colgante más largo del mundo; 
  • El Gran Puente Danyang–Kunshan, China: puente más largo del mundo. Cruza el Lago Yangcheng, con una longitud de 164.8 km; 
  • El Viaducto de MillauFrancia: puente atirantado más largo del mundo. Tiene una longitud de 2460 m. Adicionalmente es el puente para vehículos más alto del mundo, con 343 m de altura. 
  • El Puente LupuChina: puente de arco más largo del mundo, con una longitud total 3.9 km;

Tipos de puentes de vigas

Viga "I"
Las vigas "I" están entre las más usadas en construcción de puentes. Estas se hacen con acero laminado, y los puentes hechos con ellas suelen llamarse puentes de vigas de acero laminado. Los puentes de vigas "I" son económicos, fáciles de diseñar y relativamente simples para construir, lo que los hace una buena opción en la mayoría de los casos. Sin embargo, de acuerdo con AboutCivil.com, "si el puente contiene alguna curva, las vidas se ven sujetas a fuerzas de torsión, conocidas también como par de torsión". Las vigas "I", entonces, son mejores para puentes que no tengan curvas importantes.


Vigas cajón
Las vigas cajón suelen usarse para la construcción de carreteras elevadas y puentes elevados para transporte liviano sobre rieles. Las vigas cajón son más caras que las vigas "I", y no son tan fáciles de usar en construcción. Sin embargo, tienen algunas ventajas importantes. Por ejemplo, las vigas cajón son más apropiadas para manejar fuerzas de torsión, afirma el sitio web de Minneapolis Riverfront District Bridges. Como tales, son ideales para la construcción de puentes curvos. Las vigas cajón también son más efectivas que las vigas "I" para abarcar mayores distancias.


Vigas de alma llena
Las vigas de alma llena se popularizaron a fines del siglo XIX, cuando eran utilizadas en la construcción de puentes para vías de tren, de acuerdo con el sitio web The Constructor. Las secciones planas de acero estaban al principio remachadas o atornilladas para obtener el espacio abarcado deseado. En los años 50' la soldadura se convirtió en el método preferido para unir las grandes secciones de acero. Este era un método de construcción más económico y eficiente, y también permitía la construcción de puentes más estéticamente agradables.
Vigas de concreto
Un puente de vigas de concreto está hecho de concreto pretensado en forma de viga "I". El concreto también está reforzado con varas de acero. Esta combinación es particularmente efectiva para la construcción de puentes. "El concreto resiste bien a las fuerzas de compresión y las varas de acero alojadas dentro resisten a las fuerzas de tensión", afirma Nova Online. El concreto es también uno de los materiales de construcción menos costosos.

Materiales que  se utilizan para hacer los puentes modernos

Piedra artificial y ladrillo
Históricamente, los puentes de piedra han demostrado ser unos de los más fuertes y duraderos de todos los puentes, pero el corte y procesamiento de la piedra necesaria también los convierte en los más caros de construir. Por lo tanto, la piedra está siendo sustituida por una réplica artificial de la piedra. Una vez más, debido a las limitaciones de costo, su uso se limita a la superficie para los toques estéticos finales, y el ladrillo a menudo reemplaza a la piedra donde las estructura circundantes también usan predominantemente este material.

Hormigón
A pesar de verse suave y sin brillo en la superficie, el hormigón se ha convertido en el material de construcción preferido para casi todas las estructuras del mundo, y los puentes no son una excepción. La capacidad de verter el hormigón en cualquier forma o tamaño lo hace ideal para la construcción de puentes, ya que no necesita de un corte o moldeo. Para añadirle más fuerza, el hormigón es a menudo previamente comprimido y reforzado con acero. En la superficie, el hormigón es propenso a la corrosión por el agua salada y los contaminantes en el aire como el dióxido de carbono y dióxido de azufre. Esto se remedia usando otros materiales para cubrir la superficie.

Acero
Aparte de ser utilizado para reforzar el hormigón, el acero es también muy utilizado como un material de construcción primario para puentes. En los cables para los puentes colgantes que se elevan suspendidos, es el principal material utilizado. Las resistencias a la compresión y a la tracción del acero son de 10 a 100 veces el promedio del hormigón, respectivamente, permitiendo que largos tramos de puentes reciban apoyo de un menor número de columnas. Además, siendo un metal, el acero tiene una ductilidad, o capacidad de doblarse, estirarse o deformarse sin romperse, mucho mayor al hormigón. Sin embargo, la corrosión es una preocupación importante, y requiere un revestimiento de aleación para protegerlo de los elementos.
Aluminio

Aunque no es tan fuerte como el acero, el aluminio o una de sus aleaciones reforzadas se utiliza como un sustituto para los puentes que no requieren la resistencia del acero. También es resistente a la corrosión y más atractivo estéticamente. Las hojas de aluminio son a veces utilizadas como material para la superficie de los puentes construidos con otros materiales, como se menciona en el artículo "Influencia de los materiales de construcción de puentes".






Cómo se construye un puente colgante


Principios básicos
Los cables son el principal sostén de los puentes colgantes. Éstos se tensan a través del área que ocupará el puente y la plataforma o camino que el puente sostiene. Los puentes colgantes se han construido por siglos y sólo han necesitado unas pocas mejoras en ese tiempo. La mayoría de los puentes colgantes actuales tienen torres espaciadas y cables que van de una hasta el suelo y de ahí a la siguiente torre a cada lado del puente. Estas torres soportan la presión de los cables y la mayor parte del peso de la carretera. Construir un puente colgante requiere, por encima de todo, de ingenieros que calculen todos los factores involucrados para evitar su colapso.
Torres
Cuando comienza la construcción, primero se colocan las torres en su lugar. En general hay dos de ellas, colocadas en aproximadamente un tercio de la longitud del puente a cada extremo. Un revestimiento de cuatro paredes, del tamaño de la base, se coloca en el agua, y el agua se bombea hacia fuera de la estructura. Ésto permite que los obreros coloquen los soportes en su lugar y los aseguren. Una vez que los soportes están en sus sitio, el revestimiento es retirado.
Cables
Los cables grandes que están ensartados entre un soporte y otro están estirados hasta el inicio del puente en ambos lados. Los cables se anclan en su lugar para asegurarlos. También se unen cables colgantes de menor tamaño a los cables grandes; éstos soportarán la carretera. Las secciones de la carretera se izan con grúas y se unen a los cables colgantes. Estas secciones tienen soportes de acero por debajo para añadir cierta rigidez a su superficie flexible, ayudando a soportar el peso de ciertos vehículos.















Puentes de raíces de arboles



                Estos puentes vivientes son moldeados con raíces de árboles Ficus elástica, una especie también conocida como higuera de caucho. La gente local utiliza troncos huecos de árboles de betel para guiar la raíces del Ficus elastica. Después de redirigir las raíces por encima de los múltiples ríos de la zona, se les deja volver a enterrarse. Unos 10 a 15 años más tarde se vuelven lo suficientemente sólidas para servir como puentes.

Los puentes llegan a medir más de 30 metros y soportan a cerca de 50 personas al mismo tiempo sobre su estructura de raíz de goma dura.
Con el tiempo se vuelven más y más fuertes. Algunos de estos puentes tienen más de 500 años de edad. Una prueba de armónica tecnología natural, ingenieria prístina en fusión con la naturaleza, y paciencia.







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1 comentario:

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