01. tipologia de puentes

UNIDAD 1: TIPOLOGÍAS DE LOS PUENTES

Construcción de Puentes

2

Tipologías de los puentes

3

ÍNDICE

ÍNDICE ........................................................................................................................................................................... 3

1. TIPOS DE LAS OBRAS DE PASO ........................................................................................................................... 4

1.1 Pasos inferiores ..................................................................................................................................................... 6 1.2 Pasos superiores ................................................................................................................................................. 10

2. CLASIFICACIÓN DE LOS PUENTES SEGÚN DIVERSOS CRITERIOS ............................................................... 12

2.1 Clasificación por función ...................................................................................................................................... 12 2.2 Clasificación por su esquema estructural ............................................................................................................ 13 2.3 Clasificación por su situación .............................................................................................................................. 13 2.4 Clasificación por sus materiales .......................................................................................................................... 14 2.5 Por su luz libre de claro ....................................................................................................................................... 14

3. TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES: PUENTES VIGA, PUENTES PÓRTICO, PUENTES ARCO, PUENTES

ATIRANTADOS Y PUENTES COLGANTES. RANGO DE UTILIZACIÓN ACTUAL ................................................. 15

3.1 Puentes o viaductos ............................................................................................................................................ 15 3.2 Puentes de tramo recto ....................................................................................................................................... 16 3.3 Puentes arcos: superestructura superior, intermedio o inferior ........................................................................... 24 3.4 Puentes extradosados ......................................................................................................................................... 26 3.5 Puentes atirantados, con uno o dos planos de atirantamiento, en forma de arpa; semi-arpa o abanico ............ 27 3.6 Puentes colgantes ............................................................................................................................................... 28 3.7 Rango de utilización ............................................................................................................................................ 29

4. NORMATIVA DE APLICACIÓN .............................................................................................................................. 31

5. MATERIALES.......................................................................................................................................................... 35

5.1 Concreto .............................................................................................................................................................. 35 5.2 Aceros para armaduras ....................................................................................................................................... 40 5.3 Armaduras pasivas .............................................................................................................................................. 40 5.4 Armaduras activas ............................................................................................................................................... 40 5.5 Aceros estructurales ............................................................................................................................................ 42

6. BIBLIOGRAFIA ....................................................................................................................................................... 43


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1. TIPOS DE LAS OBRAS DE PASO

Se denominan obras de paso a los elementos singulares que permiten el paso de una

circulación (carretera, ferrocarril, peatones, etc.) sobre un obstáculo natural (río, barranco,

vado, etc.) o artificial (carretera, ferrocarril o camino).

Las diferentes obras de paso pueden ser clasificadas de acuerdo con diversos criterios. Una de

las clasificaciones más utilizadas, y que suele ser la empleada en las obras, es la que hace

referencia al tipo estructural y a la situación relativa de la obra respecto de las vialidades. De

acuerdo con ella las obras de paso se clasifican en:

Pasos Inferiores:

o Marcos.

o Pórticos.

o Bóvedas.

Pasos Superiores:

o Superestructuras de concreto.

o Superestructuras mixtas.

Puentes o Viaductos de tramo recto:

o Superestructuras de concreto.

o Superestructuras mixtas.

o Superestructuras metálicas.

Puentes Arco.

Puentes Extradosados.

Puentes Atirantados.

Puentes Colgantes.

Los Puentes de diversos tipos y los Viaductos se estudiarán en detalle en el tema 3 “Tipologías

estructurales: puentes viga, puentes pórtico, puentes arco, puentes atirantados y puentes

colgantes. Rango de utilización actual.”

GPO

Resaltado


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Para poder realizar una correcta descripción de los distintos tipos de obras de fábrica, se

definen a continuación una serie de términos utilizados habitualmente:

Puente de carretera: de acuerdo con la I. A. P. “obras de paso que soportan

cualquier tipo de vía definida en la ley de carreteras y en el Reglamento que la

desarrolla, como de competencia estatal cuya función sea, por tanto, salvar una

discontinuidad en un trazo para permitir el paso del tráfico rodado”. A efectos de la

D. G. C. son estructuras con luz libre del claro mayor superior a diez metros.

La SCT (Secretaria de Comunicaciones y Transportes) considera que puente, es

una estructura con una longitud mayor de seis 6 metros.

Viaducto: puente de gran longitud y número de claros.

Paso Superior: respecto de la vía que se considere se denomina así a la obra de

paso por encima de dicha vía. La SCT define, que Paso Superior, es una estructura

que se construye en un cruce de la carretera de referencia por encima de otra

vialidad y cuyas dimensiones quedan definidas por las características geométricas y

rasantes de ambas vialidades.

Paso Inferior: respecto de la vía que se considere, se define así a la obra de paso

que la soporta. La SCT define, que Paso Inferior, es una estructura que se construye

en un cruce de la carretera de referencia por abajo de otra vialidad y cuyas

dimensiones quedan definidas por las características geométricas y rasantes de

ambas vialidades.

Infraestructura de un puente: es la cimentación.

Subestructura de un puente: está formada por los estribos, aparatos de apoyo,

terraplenes, pilas, etc.

Superestructura de un puente: es el tablero de los Puentes más el arco de un

Puente Arco, los tirantes y el pilón de un Puente Atirantado o el sistema de cables y

los pilones de un Puente Colgante y las juntas, pavimento, pretiles e

impermeabilización.

Debido a que los Pasos Inferiores y los Pasos Superiores no son objeto de este Curso, pero

forman parte habitualmente de las obras de carreteras y ferrocarriles, se describen a

continuación brevemente.


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1.1 Pasos inferiores

Son obras de paso que se disponen bajo la plataforma de vialidad, de carretera o ferrocarril,

para permitir habitualmente el cruce de algún pequeño cauce o camino y de forma menos

frecuente de alguna carretera, ramal de autopista o ramal de ferrocarril. Este cruce puede

producirse tanto perpendicularmente entre las vialidades superior e inferior o también de forma

esviada. En general el trazo en planta de las vialidades en la zona de cruce suele ser recto, por

razones prácticas y económicas, pero no existen razones técnicas que impidan diseñar este

tipo de obra con trazo en planta curvos.

Existen varias soluciones dentro de esta tipología:

1.1.1. Marcos

Son obras de paso en las que su diseño estructural responde a la necesidad de transmitir

cargas pequeñas al terreno, ya que se sitúan en zonas geotécnicamente de baja capacidad de

carga.

Se construye en concreto armado, tanto mediante su ejecución in situ como prefabricada. Se

compone de una losa apoyada en el terreno, muros en los laterales y una losa superior de

cubierta. Sobre esta losa puede existir un relleno de tierras o apoyar directamente el firme de la

carretera o la superestructura.

La obra del marco se completa con muros tipo aleros a la salida del mismo en ambos extremos

y lados para contener las tierras y evitar que invadan la vialidad inferior.

El rango habitual de la luz de estas obras es hasta 10 metros y de forma excepcional hasta los

13 metros. Las obras tipo marco se emplean habitualmente para diseñar obras de drenaje,

pero comúnmente en estos casos sus luces son pequeñas, es decir menores a los 6 metros

que se consideran como menor luz de una obra de paso.


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Figura 1. Pórtico. Circunvalación La Rioja Fuente: Proes, Consultores.

Figura 2. Marco. N-1, Ventas de Irún Fuente: Prefabricados Lemona.


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1.1.2. Pórticos

Se trata de estructuras situadas en zonas donde el terreno es de alta capacidad de carga,

desde el punto de vista geotécnico, lo que permite reemplazar la losa por cimentaciones base

de zapatas.

También se construye en concreto armado, tanto mediante su ejecución in situ como

prefabricada. El uso de los prefabricados permite realizar las obras sin requerir cimbras, que

pueden afectar por ejemplo al tráfico existente.

Se compone de muros en los laterales, cimentados en zapatas y una losa superior. Al igual que

en los marcos, sobre esta losa puede existir un relleno de tierras o apoyar directamente el firme

de la carretera o la superestructura.

En casos poco frecuentes, puede cimentarse este tipo de estructura sobre losas de

cimentación pilotados que reemplazan a las zapatas. Es decir que también se utiliza esta

solución cuando el terreno de cimentación no admite ningún tipo de cimentación superficial.

Al igual que con los marcos los pórticos se completan con aleros o muros para evitar que las

tierras invadan las vialidades inferiores o el cauce. En este caso el rango habitual de sus luces

alcanzan los 15 metros y su utilización es posible hasta los 20 metros.

Existe una configuración del cruce entre las vialidades que requiere una solución particular de

este tipo de estructuras, cuando se cruzan formando un ángulo muy agudo, el pórtico

resultante se denomina pérgola. Esta presenta la singularidad de que frecuentemente el dintel

no cubre totalmente el espacio entre hastiales, sino que sólo es continuo bajo la superficie

ocupada por la vialidad superior, mientras que el resto de la superficie sólo existe parcialmente.

En México este tipo de arreglo no es de uso común.

GPO

Nota adhesiva

hasta aquí el primer repaso


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Figura 3. Pérgola. Fuente: Proes, Consultores (Cruce calzadas A-6).

1.1.3. Bóvedas

Estas estructuras son similares a los marcos y pórticos, ya que existen tanto con soleras como

con zapatas, pero se diferencian de éstas en la forma, dado que los muros y la losa de cubierta

se transforman en una lámina continua de geometría curva. Esto le permite admitir las acciones

de importantes rellenos de tierras sobre ellas de forma más eficiente que las estructuras de

losa plana, trabajando básicamente a compresión.

Figura 4. Bóveda. Fuente: Prefabricados Lemona.


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En general se suelen utilizar módulos prefabricados de concreto armado para su construcción,

pudiéndose construir también in situ, lo cual es poco frecuente. Sin embargo, es habitual que

se construyan las cimentaciones in situ y que el resto de la obra sea prefabricado.

Las soluciones de aleros son similares a las de los pórticos. El rango habitual de su empleo

llega a los 13 metros y su empleo se extiende hasta los 15 metros de luz.

1.2 Pasos superiores

Son obras de paso que se disponen sobre la plataforma de una vialidad, de carretera o

ferrocarril, para permitir el cruce de caminos, carreteras, ramales de autopista o ramales de

ferrocarril. Este cruce puede producirse tanto perpendicularmente entre las vialidades superior

e inferior o también de forma esviada. En general el trazado en planta de las vialidades en la

zona de cruce suele ser recto, por razones prácticas y económicas, pero no existen razones

técnicas que impidan diseñar este tipo de obra con trazados en planta curvos, como por

ejemplo se produce en los casos en que se disponen pasos superiores conformando parte de

una glorieta.

La superestructura de un paso superior está formada por un tablero sobre el que discurre la

vialidad superior. Este puede tener un solo claro o varios, y en este último caso pueden ser

claros simples o continuos. Si el paso tiene un solo claro la subestructura en que se apoya la

superestructura en sus extremos está formada por sendos estribos, mientras que si tiene varios

claros además de estos estribos tiene una serie de apoyos intermedios, denominados pilas.

La tipología de los estribos y pilas puede ser muy diversa en función de una serie de

condicionantes que presenta cada estructura, y la cimentación de estos elementos puede ser

tanto superficial, mediante zapatas, como profunda mediante pilotes, dependiendo de las

características geotécnicas del lugar en que se sitúe la obra.

Las superestructuras pueden ser diseñadas tanto de concreto armado, concreto pretensado o

postesado o mixtas: concreto armado + acero estructural.

Debido a la similitud de las soluciones empleadas en estas estructuras y en los puentes de la

misma tipología se detallarán en la Unidad 3 estos tipos de superestructuras y sus rangos de

utilización.


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Figura 5. Paso Superior de superestructura de concreto.

Fuente: Proes, Consultores (Circunvalación La Rioja).

Figura 6. Paso Superior de superestructura de concreto.

Fuente: Proes, Consultores (Radial R-4).


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2. CLASIFICACIÓN DE LOS PUENTES SEGÚN DIVERSOS CRITERIOS

Existen una serie de posibles clasificaciones de los puentes de acuerdo con diferentes criterios.

Las más importantes son las siguientes:

1. Por su función.

2. Por su esquema estructural.

3. Por su situación.

4. Por sus materiales.

5. Por su luz libre de claro.

A continuación se describen cada una de ellas brevemente:

2.1 Clasificación por función

Un primer criterio seria el clasificar en función del tipo de circulación que permite la obra:

Tráfico rodado (autopistas, carreteras, caminos, etc.): puentes de carretera.

Ferrocarril: puentes de ferrocarril.

Peatones: pasarelas.

Fluidos: acueductos.

Otros (ganado, fauna, etc.): paso de fauna.

Otro criterio sería realizar la clasificación en función del tipo de obstáculo que permite salvar la

obra:

Tráfico rodado (autopista, carretera o camino).

Ferrocarril.

Cauces naturales (ríos, arroyos, etc.) o artificiales (embalses, canales, etc.).

Irregularidades del terreno (barrancos, vaguadas, etc.).


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El último de estos criterios sería clasificarlos dependiendo de la continuidad de su función:

Circulación permanente.

Circulación ininterrumpida (levadizos, giratorios, etc.).

Circulación provisional (obras para dar servicio a desvíos temporales).

2.2 Clasificación por su esquema estructural

Esta clasificación se realiza teniendo en cuenta el funcionamiento estructural de los puentes y

existen dos tipos: estructuras isostáticas y estructuras hiperestáticas.

Las estructuras isostáticas son aquellas en que sus esfuerzos quedan determinados solamente

por las condiciones de equilibrio. Pueden ser superestructuras de un claro o de múltiples claros

isostáticos, como frecuentemente ocurre con las superestructuras de vigas prefabricadas en las

que se disponen juntas entre cada claro.

Las estructuras hiperestáticas son aquellas en que para obtener los esfuerzos es necesario

además del equilibrio cumplir las ecuaciones de compatibilidad. Una superestructura

hiperestática aumenta la seguridad del puente porque no se produce el derrumbe cuando falla

una sección, ya que éste no alcanza las condiciones de un mecanismo. Este tipo de

estructuras tienen dos o más claros. Presentan la ventaja, para el tráfico, de no tener juntas en

una gran longitud, pero son más sensibles a los posibles asentamientos de sus apoyos.

2.3 Clasificación por su situación

Ya se ha comentado en el tema anterior que esta es la clasificación más utilizada, pero no es la

única.

Pasos Inferiores.

Pasos Superiores.

Puentes y Viaductos.


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2.4 Clasificación por sus materiales

La clasificación por sus materiales se refiere en general al de las superestructuras, por lo que

habitualmente responde a lo siguiente:

Puentes de concreto armado.

Puentes de concreto pretensado.

Puentes metálicos.

Puentes mixtos.

También existen otros tipos, que no son motivo de este Curso, en esta clasificación:

Puentes de mampostería.

Puentes de ladrillo.

Puentes de madera.

2.5 Por su luz libre de claro

Se denomina luz a la distancia horizontal entre dos apoyos consecutivos de una obra de paso,

por tanto la clasificación según este criterio es la siguiente:

Tajeas: con una luz menor o igual a un metro.

Alcantarillas u obra menor: toda aquella estructura con un claro menor a 6 metros.

Pontones: con una luz entre tres y diez metros.

Puentes: con luces mayores de seis metros.


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3. TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES: PUENTES VIGA, PUENTES

PÓRTICO, PUENTES ARCO, PUENTES ATIRANTADOS Y PUENTES

COLGANTES. RANGO DE UTILIZACIÓN ACTUAL

3.1 Puentes o viaductos

Son obras de paso que se disponen para permitir que una vialidad pueda salvar obstáculos

naturales (por ejemplo cauces, vados, valles, etc.) o de cualquier otro tipo (cruce con otras

vialidades), de forma de dar continuidad al mismo.

La diferencia entre puentes y viaductos, es que el segundo es un puente de gran

longitud y de un número muy grande de claros.

De acuerdo a la SCT, un puente, es aquella estructura con longitud mayor de 6 metros, que se

construye sobre corrientes o cuerpos de agua y cuyas dimensiones quedan definidas por

razones hidráulicas.

Mientras que un viaducto- es una estructura que se construye sobre- barrancas, zonas urbanas

u otros obstáculos y cuyas dimensiones quedan definidas por razones geométricas,

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

En general la zona en que discurre puede presentar un trazo en planta y alzado de cualquier

tipo, salvo en algunos casos en que la técnica aplicada a su construcción restrinja esta

situación, como por ejemplo sucede en los puentes construidos mediante empuje de su

superestructura (lanzados).

La superestructura de los puentes y viaductos está conformada por una superestructuras sobre

la que discurre la vialidad superior, éste puede tener un solo claro o varios, y en este último

caso pueden ser claros simples (estructura isostática) o continuos (estructura hiperestática). Al

igual que lo indicado para los pasos superiores la subestructura se compone de dos estribos

cuando es de un claro y de éstos más pilas intermedias cuando tiene más de un claro.

De forma similar a los pasos superiores, la tipología de los estribos y pilas puede ser muy

diversa. Las características de estos elementos se detallan en la Unidad 2.


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3.2 Puentes de tramo recto

En general puede decirse que los puentes de tramo recto son aquellos en que la

superestructura consta de un solo elemento, que proporciona a la vez la resistencia y la

superficie funcional. A este elemento básicamente horizontal y habitualmente recto se le suele

denominar tablero.

Dependiendo del tipo de conexión entre el tablero y las pilas se pueden clasificar en dos

subgrupos: puentes pórtico, aquellos en que las pilas se unen rígidamente al tablero sin

solución de continuidad (actualmente solución poco utilizados), y puentes viga, donde el tablero

se apoya en las pilas y estribos mediante aparatos de apoyo.

Se describen con más detalle los puentes correspondientes a los denominados puentes viga.

En estas estructuras las superestructuras pueden ser diseñados tanto de concreto armado,

concreto pretensado o postesado, metálicos (acero estructural) o mixtos: concreto armado +

acero estructural. A continuación se describen las características principales de las distintas

superestructuras:

3.2.1. superestructuras de concreto: vigas, losas, nervados y cajones

Las superestructuras de vigas suelen ser prefabricados, y generalmente se trata de elementos

pretensados. Existen diversos tipos de vigas, las más frecuentes son las denominadas vigas de

sección doble T y de sección tipo artesa. Es habitual que en el caso de las vigas doble T se

dispongan varias de ellas uniéndolas mediante una losa superior de concreto armado

ejecutada in situ, mientras que para las de tipo artesa pueden disponerse una o varias de ellas

y también se las construye ejecutando una losa superior in situ. Generalmente se utilizan

placas de cimbra perdida o colaborante en la construcción de la losa in situ.

Su construcción no requiere cimbrar la superestructura, lo que permite poder ejecutar las obras

sobre vialidades existentes, con mínimas afectaciones a los mismos. La solución es aplicable

tanto a claros simples como continuos, en este último caso se logra la continuidad a través de

la losa superior ejecutada in situ, mejorando tanto funcionalmente como estructuralmente el

comportamiento de la estructura al reducir el número de juntas dispuestas en la vialidad.

El rango de luces óptimo para un claro, de este tipo de superestructura de vigas está entre 15 y

40 metros, pudiendo alcanzarse los 45 metros. Para claros de menor longitud pueden utilizarse

vigas de sección invertida, que simulan una losa.


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Figura 7. Secciones tipo Superestructuras de vigas

En México la ejecución de puentes mediante vigas utiliza otro tipo de geometrías como las

vigas tipo AASHTO, tipo UN (o tipo Nebraska), la cuales se utilizan mediante sistemas de

presforzado o postensado.

http://sepsacv.com/trabe-tipo-nebraska/

SECCIÓN

T INVERTIDA

SECCIÓN

U

SECCIÓN

RECTANGULAR

SECCIÓN

DOBLE T

SECCIÓN

SECCIÓN

V

http://sepsacv.com/trabe-tipo-nebraska/


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Figura 8. Paso superior de vigas artesas.

Figura 9. Viaducto Vigas doble T.

Fuente: Payma-Cotas (variante del Molar).


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Las superestructuras de sección tipo losa son generalmente una solución constructiva más

flexible ya que permiten adaptarse a los condicionantes del trazo y además debido a su mayor

esbeltez también solucionan problemas de gálibo vertical. Habitualmente son construidos in

situ, lo que permite que estructuralmente se proyecten como estructuras continuas. Las dos

tipologías más comunes son la de superestructura maciza o aligerada. También pueden

proyectarse con voladizos laterales o sin ellos, así como con uno o más núcleos.

Estas estructuras requieren de cimbra para su construcción, lo que implica afecciones a las

vialidades que pudieran existir bajo los mismos.

En este caso el rango de luces, para un claro, de este tipo de superestructura de losas cuando

son de concreto armado alcanza los 18 metros, mientras que cuando se trata de losas de

concreto postesado se alcanzan los 45 metros.

La solución de losa nervada es en realidad una simplificación de las soluciones de losa

aligerada, en las cuales el aligeramiento interior se convierte en una reducción localizada del

espesor de la losa, quedando al descubierto los “nervios” o vigas longitudinales que junto con

la losa superior conforman la superestructura. Se los suele denominar también superestructura

con sección en “Pi”.

Este tipo de superestructura nervada, generalmente es también postesada, por lo que el rango

óptimo de utilización se sitúa entre los 30 y 40 metros, aunque puede alcanzar los 45 metros.

Su utilización ha ido decreciendo en el tiempo, porque frente a la solución tipo losa resulta ser

más laboriosos de construir y desde el punto de vista estructural su sección es menos eficaz,

especialmente frente a acciones que producen torsiones en la superestructura.


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Figura 10. Secciones tipo Superestructura tipo Losa.

NERVADA LISA

ALIG. CIRCULAR ALIG. POLIGONAL

CON VOLADIZOS SIN VOLADIZOS

MONONUCLEADA BINUCLEADA

MACIZA ALIGERADA


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Figura 11. Viaducto de Superestructura tipo losa.

Fuente: Proes, Consultores (Viaducto en Algeciras).

Por último la solución con sección tipo cajón, puede presentar una o más celdas, está formada

por una losa inferior, dos almas laterales generalmente algo inclinadas respecto a la vertical y

una losa superior que se prolonga en voladizo por fuera de la propia sección del cajón.

Este tipo de solución se aplica, dado que su canto tiene ya una cierta importancia por razones

constructivas, para cubrir el rango mayor de luces de claros.

Para optimizar su comportamiento estructural en algunos casos la sección del cajón presenta

un canto variable, mayor sobre los apoyos intermedios, en pilas.

El rango óptimo de utilización cuando la sección es de canto constante es de 35 a 80 metros,

alcanzando luces mayores hasta 200 metros, cuando se trata de soluciones con canto variable.

En realidad en este tipo de estructuras el rango habitual de utilización depende del método

constructivo utilizado.


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Figura 12. Secciones tipo de Superestructuras Cajón.

Figura 13. Viaductos de superestructura tipo cajón.

Fuente: Proes, Consultores (Viaducto de Monterrey).

3.2.2. Superestructuras mixtas

Las estructuras mixtas añaden a las ventajas de las estructuras prefabricadas las de un peso

propio reducido y unos cantos que pueden ser inferiores a los de soluciones análogas en

concreto. Estas ventajas hacen que cada día sea más frecuente su utilización debido a su

rapidez de ejecución. Esto es muy conveniente si se interfieren tráficos existentes y al reducido

peso propio de la estructura en caso de terrenos de baja capacidad de carga. Una desventaja

es que requieren un mantenimiento para asegurar la protección contra la corrosión con lo cual

BICELULAR TRICELULAR

MONONÚCLEO BINÚCLEO


23

su costo conjunto de ejecución más mantenimiento suele ser superior al de las estructuras de

concreto.

Las dos tipologías más habituales de superestructura constan de vigas doble T metálicas o la

solución con uno o más cajones metálicos con losa superior de concreto armado.

El rango habitual de las luces para su utilización está entre los 30 y 70 m para las

superestructuras de tipo cajón y para los de tipo viga se encuentra entre 20 y 60 metros.

Existen diferentes tipos de soluciones para construir superestructuras utilizando como material

el concreto, combinándolo con acero de refuerzo o con armaduras de pretensado.

Figura 14. Puente con superestructura mixta.

Fuente: Proes, Consultores (Puente Bras de la Plaine).

Figura 15. Puente con superestructura mixta.

Fuente: Carlos Fdez. Casado, SL (Puente de Arriondas).


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3.2.3. Superestructuras metálicas

Las superestructuras metálicas pueden ser de vigas de alma llena o de celosías. Es una

tipología utilizada más frecuentemente en épocas pasadas en puentes de ferrocarril de luces

medias.

Los de celosía responden a un comportamiento estructural en que todos sus elementos están

sometidos a esfuerzos axiles, lo que optimiza el uso de los materiales y por tanto su costo,

mientras que la solución de vigas de alma llena es en ese sentido menos eficaz y relativamente

más cara.

Ambas soluciones se completan con la disposición de una losa superior que generalmente se

construye en concreto armado, pero en algunos casos se resuelve con un entramado metálico

y chapas (losa acero) para conformar la superficie de rodadura o de soporte para la

superestructura de la vialidad.

El rango de utilización de este tipo de soluciones es de hasta 300 metros para vigas metálicas

de alma llena y se extiende hasta superar los 500 en el caso de los de celosía.

Figura 16. Viaductos de superestructurasmetálicas.

Fuente: Proes, Consultores (Embalse de Rules y Autopista Granada-Motril).

3.3 Puentes arcos: superestructura superior, intermedio o inferior

Este tipo de puentes tiene como estructura de apoyo un arco, generalmente resuelto mediante

una sección de concreto armado, ya que su diseño responde al de una pieza con

compresiones predominantes. Por lo tanto la superestructura se apoya en este arco. La forma


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en que se sitúa la superestructura respecto al arco define en parte al mismo, ya que si se

coloca sobre el arco la superestructura, éste se apoya en él mediante una serie de pilares

intermedios que se denominan montantes y la solución se designa como de “superestructura

superior”. Si la superestructura se dispone bajo el arco, entonces el apoyo de éste sobre el

primero se realiza mediante una serie de cables, y se designa como de “superestructura

inferior”. También existe la posibilidad de que la posición de la superestructura sea intermedia,

quedando en parte apoyado (cerca de los arranques del arco) y colgado en la parte central

(zona de clave del arco).

Esta solución sólo es aplicable cuando las características del terreno permiten cimentar el arco

de forma que los importantes esfuerzos horizontales que este transmite sean admisibles. Por

esta razón es una solución habitualmente empleada en cruce de valles de zonas montañosas

con laderas rocosas y en zonas con agua.

Figura 17. Puente Arco superestructura superior. Figura 18. Puente Arco

superestructura inferior.

Fuente: Proes, Consultores.

En zonas llanas, pueden ser utilizados pero requieren un atirantamiento, que se suele disponer

a nivel de la superestructura.

Las superestructuras de este tipo de solución suelen ser realizados con concreto postesado.

El rango de utilización óptimo se encuentra entre los 60 y los 200 metros, pero pueden

utilizarse desde 30 a 300 metros.


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3.4 Puentes extradosados

Los puentes extradosados corresponden a una tipología que se ha empezado a utilizar en los

últimos tiempos. Se trata de una solución que tiene la apariencia de los puentes atirantados,

pero en realidad tienen un comportamiento estructural diferente. Se diferencian en que la altura

de los pilones es menor y el canto de las superestructuras también.

Figura 19. Puente Extradosado.

Fuente: Structurae (Odawara Blueway- Japón).

Figura 20. Puente Extradosado.

Fuente: Dywidag Sistemas Constructivos (Matakina - Japón).


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3.5 Puentes atirantados, con uno o dos planos de atirantamiento, en forma de

arpa; semi-arpa o abanico

Los puentes atirantados surgen con la necesidad de salvar una gran luz motivada por la

imposibilidad, por razones geotécnicas o por la naturaleza de los obstáculos naturales, de

disponer apoyos intermedios que permitieran aplicar otras soluciones.

Originalmente se intentó que los tirantes conformaran una serie de apoyos rígidos, similares a

los pilares que sustituyen, separados por grandes distancias, ya que esto permite que las

superestructuras sean similares a las de las otras soluciones sobre pilas.

Actualmente la solución ha ido evolucionando y se dispone de una red de tirantes con pequeña

separación entre los mismos, lo que permite reducir la rigidez de las superestructuras, ya que

estructuralmente el mismo se comporta como una viga apoyada elásticamente de forma

continua.

Figura 21. Puentes atirantados (Dos planos de tirantes).

Fuente: Proes, Consultores (As Pontes) – (Rande).

Esta tipología admite una gran variedad de soluciones, debido a que la superestructura puede

ser sustentada por un único plano de tirantes, habitualmente dispuesto en el centro de la

superestructura, o por dos planos de atirantamiento colocados uno a cada lado de la

superestructura.

Por otra parte la forma en que se disponen los cables de atirantamiento desde la

superestructura hasta el pilón da lugar a diversas formas, que de forma simplificada podemos

decir que responden a tres situaciones: forma de arpa en que los cables se disponen paralelos


28

unos a otros, forma de semi-arpa donde los tirantes se disponen casi paralelos entre sí y

finalmente en forma de abanico en que los cables concurren a una zona del pilón.

Figura 22. Puente atirantado (Un planos de tirantes). Fuente: Proes, Consultores (Viaducto de Milau).

El rango de utilización de esta tipología de puentes oscila entre los 100 metros y los 425

metros.

3.6 Puentes colgantes

Los puentes colgantes se caracterizan porque sus superestructuras se encuentran

suspendidas de un sistema de cables. En general cuentan con tres claros, donde el claro

central se encuentra suspendido y ambos laterales pueden estar suspendidos o no según la

longitud de sus claros.

La superestructura tiene un comportamiento similar al indicado en los puentes atirantados que

se construyen actualmente, en lo referente a su comportamiento como viga elástica.

El elemento básico de un puente colgante es el sistema de cables portantes, que pasan sobre

los pilones y se anclan en macizos extremos, que generalmente son de concreto.

El sistema de sustentación se completa con los elementos de conexión entre superestructura y

cables portantes, que se denomina péndolas y se resuelve habitualmente con cables.

Los puentes colgantes se utilizan para salvar grandes luces, comprendidas entre los 600 y

1.500 m.


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Figura 23. Puente Colgante de Vizcaya.


Figura 24. Puente Colgante de Amposta.


3.7 Rango de utilización

Las distintas obras de paso tienen unos rangos de luces de aplicación, tanto por razones

técnicas como por razones económicas, los cuales pueden verse en el gráfico adjunto. En este

gráfico se indican rangos de luces habituales en estructuras de concreto, debiéndose tener en

cuenta que en el caso de estructuras mixtas y de acero las luces correspondientes resultan

algo mayores porque este tipo de estructuras tiene un peso propio considerablemente menor a

las de concreto.


30

El gráfico adjunto de Rangos de utilización está extraído de la Publicación “Obras de paso

de nueva construcción” publicación española.


31

4. NORMATIVA DE APLICACIÓN

Para la ejecución de puentes existe una serie de normativas de obligado cumplimiento así

como también una serie de recomendaciones que son de conveniente aplicación, aunque no

de obligado cumplimiento. Una parte de la normativa y recomendaciones se encuentra en

documentos que regulan también el proyecto de estas estructuras.

Para llevar a cabo el diseño y construcción de puentes, en México se emplean comúnmente las

siguientes especificaciones:

a. Secretaría de Comunicaciones y Transportes, “Normas Técnicas para el proyecto de

puentes carreteros”, México secretaría de comunicaciones y transportes, “normas

técnicas para el proyecto de puentes carreteros”, México, D.F., 1984.

b. Standard specifications for highway bridges de la “American association of state

highway bridges” (AASHTO), Washington, 2004.se publica cada cuatro años.

c. Prácticas recomendadas para el diseño de puentes de ferrocarril promulgadas por

“American Railroad Engineering Association” (área), Washington, editadas en hojas

sueltas, se mantienen actualizadas con una emisión anual.

d. Normativa SCT, México, D.F. 2000-2004

e. Para estructuras no usuales (claros mayores a 150m) se efectúan estudios especiales.

A continuación se relaciona la normativa y las recomendaciones más importantes:

EHE-08 “Instrucción de concreto Estructural”:

Esta normativa de obligado cumplimiento incluye las bases de proyecto para el cálculo y

dimensionado de las estructuras, las propiedades tecnológicas de los materiales, las

condiciones de durabilidad de los mismos, las condiciones de ejecución de las obras, el control

de las mismas y el control de calidad de los materiales.


32

IAP “Instrucción de acciones a considerar en el proyecto de puentes de carretera”:

Esta normativa de obligado cumplimiento define las acciones a considerar en el proyecto de los

puentes de carretera, como por ejemplo las sobrecargas de tráfico, las acciones térmicas, la

acción del viento, etc.

IAPF-07 “Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de

ferrocarril”:

Esta normativa de obligado cumplimiento define las acciones a considerar en el proyecto de los

puentes de ferrocarril, como por ejemplo las sobrecargas de los trenes, las acciones térmicas,

la acción del viento, etc.

NCSP-07 “Norma de construcción sismorresistente: puentes”:

Esta normativa de obligado cumplimiento define las acciones sísmicas de acuerdo con la

situación geográfica y la importancia de la obra de paso, también incluye una serie de aspectos

constructivos que deben ser considerados en zonas de sismicidad alta.

RPM-95 “Recomendaciones para el proyecto de puentes metálicos para carreteras”:

Esta recomendación es de obligada consideración. En ella se incluye las bases de proyecto

para el cálculo y dimensionado de las estructuras metálicas, las propiedades tecnológicas de

los materiales y elementos de unión (Tornillos, tuercas y arandelas) y soldaduras, las

condiciones de durabilidad de los mismos, las condiciones de ejecución de las obras, el control

de las mismas, el control de calidad de los materiales y soldaduras.

RPX-95 “Recomendaciones para el proyecto de puentes mixtos para carreteras”:

Esta recomendación es de obligada consideración. En ella se incluye las bases de proyecto

para el cálculo y dimensionado de las estructuras mixtas de concreto - acero, las propiedades

tecnológicas de los materiales y elementos de unión (Tornillos, tuercas y arandelas) y

soldaduras, el dimensionado de la conexión acero- concreto, las condiciones de durabilidad de


33

los materiales, las condiciones de ejecución de las obras, el control de las mismas, el control de

calidad de los materiales y las soldaduras.

“Guía de cimentaciones en obras de carretera”:

Este documento describe una serie de reglas de buena práctica que conviene tener en cuenta

en el diseño, construcción y conservación de cimentaciones de obras de carretera. Lo

especificado en esta publicación no es de obligado cumplimiento.

“Criterios a tener en cuenta en el proyecto y construcción de puentes con elementos

prefabricados de concreto estructural”:

Este documento describe una serie de reglas de buena práctica que conviene tener en cuenta

en el diseño, construcción y conservación de puentes de carretera ejecutados con vigas

prefabricadas. Lo especificado en esta publicación no es de obligado cumplimiento.

“Instrucciones complementarias para la utilización de elementos auxiliares de obra en la

construcción de puentes de carretera”:

Esta Orden Ministerial entró en vigor el 27 de Diciembre de 2007, y en ella se señala la

obligatoriedad de que en cualquier medio auxiliar (por ejemplo cimbras, autocimbras) que se

utilice en la construcción de un Puente, el contratista adjudicatario de la obra deberá redactar

un proyecto específico completo para su utilización, que será visado en el Colegio profesional

correspondiente. Se deberán incluir los cálculos, planos de definición y manual con

procedimiento de primer montaje, y si corresponde un manual de movimiento o de colado, de

desmontaje, requisitos de materiales y procedimiento para el control de recepción.

“Nota técnica para el desarrollo de los artículos de la Instrucción de concreto

estructural relativos al control de la ejecución de puentes”:

En esta nota la Dirección General de Carreteras desarrolla lo establecido por la anterior EHE

en los distintos aspectos del control de ejecución intenso de los puentes. Incluye las bases

generales del control (control de producción, control de recepción, plan de control


34

particularizado a cada puente, control por actividades y por elemento estructural, y el registro

documental necesario) y particulariza para el caso de los puentes de carretera los artículos de

la anterior EHE referidos a control de ejecución.

“Recomendaciones para la realización de pruebas de carga de recepción en puentes de

carretera”:

En este documento se define la metodología a seguir para realizar la preceptiva prueba de

carga de los puentes de carretera. Incluye recomendaciones para la preparación, realización y

posterior análisis de los resultados de la prueba (definiendo el rango de los valores que pueden

considerarse correctos).

“Recomendaciones para el proyecto y puesta en obra de los apoyos de elastoméricos

para puentes de carreteras”:

En estas recomendaciones se definen los tipos de apoyos, se indica la forma de dimensionar

los mismos y las condiciones para su puesta en obra.


35

5. MATERIALES

Los materiales predominantes en la construcción de puentes son para las diferentes partes de

la estructura:

Superestructuras: concreto armado, concreto pretensado y acero estructural más

concreto (mixtas) o acero estructural (metálicas).

Pilas, estribos y cimentaciones: concreto armado.

Todo lo referente a materiales utilizados en México se puede consultar en la Normativa Para la

Infraestructura del Transporte de la SCT, en la Norma Características de los Materiales (N-

CMT), que entre otras cosas contiene los requisitos de calidad que deben de cumplir los

materiales.

Materiales para mampostería N-CMT-2-01

Materiales para concreto hidráulico N-CMT-2-02

Acero y productos de acero N-CMT-2-03

Soldadura N-CMT-2-04

Pintura para recubrimiento de estructuras N-CMT-2-07

Placas y apoyos integrales de neopreno N-CMT-2-08

Apoyos especiales para puentes N-CMT-2-09

5.1 Concreto

El concreto constituye una piedra artificial. Se fabrica con la mezcla de materiales inertes

(agregados gruesos y finos), de materiales cementícios (cementos) y de agua, a los que se

agregan otros elementos aditivos para mejorar su comportamiento en alguna de sus

características.

Se tipifican de acuerdo con el siguiente formato que debe reflejarse en los planos y en el pliego

de prescripciones técnicas particulares según el artículo 39.2. de la EHE-08:

T – R / C / TM / A

Dónde:


36

T: indicativo que será:

HL: concreto de limpieza.

HM: concreto en masa.

HA: concreto armado.

HP: concreto pretensado.

R: Resistencia característica especificada en N/mm2, corresponde a la resistencia a

compresión a los 28 días fck. La serie recomendada es la siguiente: 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50,

55, 60, 70,80, 90 o 100. La resistencia de 20 N/mm2 sólo es utilizable en concretos en masa.

C: Letra inicial del tipo de consistencia del concreto. Conforme al artículo 31.5. de la EHE-08

puede ser:

S: seca (asentamiento en ensayo de consistencia del cono de Abrams entre 0 y 2 cm)

P: plástica (asentamiento en ensayo de consistencia del cono de Abrams entre 3 y 5

cm)

B: blanda (asentamiento en ensayo de consistencia del cono de Abrams entre 6 y 9

cm)

F: fluida (asentamiento en ensayo de consistencia del cono de Abrams entre 10 y 15

cm),

L: líquida (asentamiento en ensayo de consistencia del cono de Abrams entre 16 y 20

cm)

TM: Tamaño máximo del agregado en milímetros, definido en el artículo 28.3 de la EHE-08. El

tamaño máximo de un agregado grueso está limitado por la dimensión mínima de la pieza o la

distancia horizontal libre entre vainas o armaduras.


37

A: Designación del tipo de ambiente, de acuerdo con el artículo 8.2.1 de la EHE.-08 Existen

dos tipos de clases de ambiente la clase general de exposición, que se debe definir siempre y

la clase específica que sólo se indica cuando corresponde.

Para las cimentaciones la clase general de exposición más habitual es la IIa, si existe

agresividad química del terreno debe incluirse en la denominación la clase específica Qa, Qb o

Qc según el grado de ataque químico que se pueda producir, por ejemplo la designación sería

IIa + Qb.

Para los alzados de pilas y estribos y para las superestructuras de los puentes la clase de

exposición general o el tipo de ambiente normal suele ser IIa (humedad alta), para zonas con

precipitaciones media anual superior a 600 mm. y IIb (humedad media) en donde la

precipitación media anual es inferior a 600 mm. En zonas situadas en las proximidades de las

líneas costeras, a menos de 5 km, la clase de exposición que corresponde es la IIIa (ambiente

marino aéreo).

Cuando existen elementos sumergidos permanentemente por debajo del nivel mínimo del mar

la clase general de exposición es la III b (ambiente marino sumergido).

En el caso de que los elementos puedan estar sometidos al contacto con sales de deshielo

(utilizadas comúnmente en zonas de alta montaña) la clase específica de exposición es la H

(ataque hielo – deshielo) y en el caso particular de las superestructuras es la F (ataque por

sales fundentes).

Ejemplos de tipificación de concretos:

Concreto de limpieza: HL – 15 / B – 20

Cimentaciones: HA – 25 / P – 25 – IIa + Qa

Alzados pilas o estribos: HA – 25 / B – 20 – IIb

Superestructuras de concreto armado: HA – 30 / F – 20 – IIa + F

Superestructuras de concreto pretensado: HP – 35 / F – 18 – IIIb


38

El concreto deberá ser tal que además asegure el cumplimiento de los requisitos de durabilidad

(contenidos mínimos de cemento y relación agua cemento máxima) correspondientes al

ambiente del elemento estructural de acuerdo al artículo 37.3 de la EHE-08.

En las siguientes tablas extraídas de la Instrucción EHE-08 se indica que el tipo de ambiente

determina una resistencia característica mínima, por ejemplo para el ambiente marino tipo IIIa

no pueden utilizarse concretos de resistencia inferior a 30 MPa, y la relación máxima de agua –

cemento.


39


40

5.2 Aceros para armaduras

Los aceros utilizados en la construcción de puentes de concreto son de dos tipos. Las

denominadas armaduras pasivas que son elementos del tipo barras corrugadas, que se

disponen en el concreto y actúan conjuntamente con él por simple adherencia superficial. En

cambio se denominan armaduras activas a las de acero de alta resistencia mediante las cuales

se introduce la fuerza del pretensado en los elementos de concreto.

5.3 Armaduras pasivas

Las armaduras pasivas son habitualmente de acero tipo B500 S, y pueden estar constituidas

por barras corrugas o mallas electrosoldadas, los diámetros nominales en milímetros de las

barras corrugadas se ajustan a la siguiente serie:

6 – 8 - 10 – 12 – 14 – 16 – 20 – 25 – 32 y 40

Las características mecánicas vienen definidas en el artículo 32 de la EHE-08. El límite elástico

de este tipo de acero es de 500 N/mm2 y la carga unitaria de rotura es de 550 N/mm2.

5.4 Armaduras activas

Los elementos constituyentes son alambres, barras o cordones. Los alambres son productos

de sección maciza procedentes de un estirado en frío y que habitualmente se suministra en

rollos. Las barras son un producto de sección maciza que se suministra sólo en forma de

elemento rectilíneo. Los cordones de siete alambres son el conjunto formado por seis alambres

de igual diámetro nominal enrollados helicoidalmente alrededor de un alambre central recto.

En los elementos en que las armaduras activas son pretensadas, es decir que se introduce la

fuera de tesado antes de que el concreto endurezca, por ejemplo en las vigas prefabricadas, se

utilizan habitualmente cordones.

En el caso de introducir la fuerzas de tesado en el concreto ya endurecido, como sucede en las

superestructuras colados in situ, se suele utilizar tendones que están constituidos por una serie

de cordones que se introducen en unos conductos metálicos incluidos en la superestructura

para ello. Una vez que el concreto alcanza la resistencia especificada se tesan estos tendones

mediante gatos dispuestos en sus extremos.


41

Las características mecánicas de estos tipos de acero pasivo vienen definidas en el artículo 34

de la EHE-08. El tipo de acero activo más usual en puentes es el designado Y 1860 S7. La

serie de diámetros nominales en milímetros es: 9.3 – 13.0 – 15.2 – 16.0 .La carga unitaria

máxima de este tipo de acero es de 1860 N/mm2.

Figura 25. Armaduras activas.

Figura 26. Armaduras pasivas.



42

5.5 Aceros estructurales

Los aceros utilizados en la construcción de puentes metálicos y mixtos son principalmente los

denominados S 355, de los que existen varios tipos que se utilizan de acuerdo con las

condiciones climáticas de la zona en que se sitúa el puente. En particular la temperatura más

baja registrada en los últimos cincuenta años en la estación meteorológica más próxima al

puente es la que permite elegir el tipo de acero, entre: S 355 J2G3, S 355 J2G4 o S 355 K2G3

o S 355 K2G4

También suelen utilizarse los aceros denominados tipo “CORTEN” o autopatinables, que se

identifican con la letra W, como por ejemplo los más frecuentemente utilizados denominados S

355 J2G1W y el S 355 J2G2W. Estos aceros estructurales a diferencia de los anteriores no

requieren un tratamiento de protección frente a la corrosión, ya que tienen la característica de

que forman en su superficie una película de óxido que los autoprotege, aunque no se los puede

utilizar en zonas de ambiente marítimo.

Cabe mencionar que en función del espesor nominal se establece el límite elástico del acero y

el de rotura.

Las características mecánicas y físicas de estos aceros se encuentran definidas en las

normativas RPM-95 “Recomendaciones para el proyecto de puentes metálicos para carreteras”

y RPX-95 “Recomendaciones para el proyecto de puentes mixtos para carreteras”.


43

6. BIBLIOGRAFIA

1. Normas Técnicas para el proyecto de Puentes Carreteros, México D.F., 1984 Tomo I y

II.

2. Normativa para la infraestructura del Transporte, México, D.F., última versión que se

puede consultar en internet. http://normas.imt.mx/index.php.

3. Conrad P. Heins, Richard A. Lawrie, “Design of Modem Concrete Higway Bridge”

LIMUSA.

4. The American Association of State Highway and Transportation Officials, Inc., “Standard

Specifications for Highway Bridges”, A.A.S.H.T.O. 2007

5. Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, “Diseño de Vigas de Concreto

Presforzado”, IMCYC 1985.

6. Puentes I y Puentes II. E.T.S.I.C.C.P. Cátedra de Puentes. Profesor: Dr. Ingeniero de

Caminos Javier Manterola.

http://normas.imt.mx/index.php

01. tipologia de puentes

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