6. puentes colgantes

8/10/2019 6. puentes colgantes

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TEMA : GRANDES PUENTES DEL MUNDO

DOCENTE:ING. HECTOR PREZ LOAYZA

ASIGNATURA:

CONSTRUCCIONES ESPECIALES

ALUMNO:

DILAS GONZALES JHONY ALEX

UNIVERSIDAD NACIONAL DE

CAJAMARCAFACULTAD DE INGENIERIA

ESCUELA PROFESIONAL DE ING. CIVIL


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PUENTES COLGANTES DE GRAN LONGITUD Y GRAN ALTURA

INTRODUCCION:

Estas construcciones Los puentes determinan el grado de civilizacin de los

pueblos en tanto que revelan la importancia del asentamiento, son un exponente

de sus logros cientficos y tcnicos y reflejan la sensibilidad artstica del momento.

El puente colgante es, de por si, una estructura de poca rigidez que precisa de

medidas especiales encaminadas a proporcionarle la resistencia conveniente a los

tipos de cargas que ms le afectan: el viento transversal y el ferrocarril, con suspesadas cargas mviles concentradas. Para conseguir esta rigidez, el tablero ha de

ser reforzado con grandes riostras en celosa, o estar formado por vigas cajon

aerodinmicas, y mediante tableros de planchas soldadas a unas vigas cajn,

combinacin que proporciona la mxima rigidez con mnimo peso. El hecho de

trabajar a traccin todos los componentes principales del puente colgante ha sidocausa del escaso desarrollo que ha tenido este tipo de puente hasta el pasado

siglo; as, ha permanecido en el estado primitivo que aun se encuentra en las

zonas montaosas de Asia y Amrica del Sur (simples pasarelas formadas por

trenzados de fibras vegetales) hasta que se dispuso de materiales de suficiente

resistencia y fiabilidad para sustituirlas.


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La experiencia en el pas, con puentes colgantes, no ha sido alentadora. En las

carreteras de primer orden, el balance del uso de puentes colgantes ha sido

negativo, fundamentalmente por la falta de experiencia en la coordinacin

entre el diseo y la construccin. Los pocos puentes colgantes vehiculares

que han sobrevivido se limitan a estructuras livianas de madera, suspendidas

de cables de acero, en carreteras de segundo y tercer orden.

Puente colgante sobre el ro

Madre de Dios, a las puertas

de Puerto Maldonado.

Forma parte de la Carretera

Interocenica del Sur, que

conecta a Brasil y el Per.Con sus 722 metros, es el

puente ms largo del pas.

Fue inaugurado en julio del

2011.


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PUENTES DE RENOMBRE

POR RCORD DE ALTURAEl Royal Gorge es el puente colgante a mayor altura, cruzando a 321 metros el roArkansas, en Colorado, Estados Unidos, con una longitud total de 384 metros.

La pila ms alta del viaducto de Millau, Francia, bati el rcord del mundo al alcanzarlos 244 metros y 96 centmetros en diciembre de 2004. El Grand Viaduct se eleva 343metros por encima del ro Tarn, en Millau, con un tablero que mide 2460 metros delargo y 32 de ancho, y vanos de 342 metros.Viaducto de Millau

El Royal Gorge


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POR RCORD DE VANO SEGN EL TIPO DE PUENTE

El puente Akashi-Kayko, Japn, es el puente colgante de mayor vano delmundo. En la carretera Kobe-Naruto, entre Honshu y Shikoku, se encuentra laisla menor Awaji. Entre sta y Honshu est el estrecho de Akashi, de 4 km de

longitud y que da nombre al puente, ya que Kayku significa estrecho.Fotografa del puente Akashi de la ingeniero Leena Virola tomada desde latorre Maiko, cerca del anclaje norte (lado de Kobe).

El segundo puente colgante de vano ms largo es el Great Belt East, en

Dinamarca. Aunque se ha superado su luz mxima (1624 metros), sigueteniendo las torres de hormign ms altas del mundo, con 254 metros. Setermin en 1998, el mismo ao que el Akashi.

El primer puente colgante cuyo vano superaba los 1.000 metros fue el GeorgeWashington, inaugurado en octubre de 1931. Sus 1.069 metros de luz

mxima salvaban el ro Hudson en la ciudad de Nueva York, medida que nofue superada hasta 1973, cuando se inaugur el puente sobre el Bsforo enEstambul, Turqua. El que fuera el primer puente intercontinental entre Europay Asia, fue el puente europeo de vano ms largo hasta la terminacin delpuente Humber (1981, Gran Bretaa).


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TABLA DE L OS PUENTES RCORD DE VANO SEGN SU TIPOLOGA:

Tipo de puente Nombre Lugar y fecha de finalizacin Luz mxima (m) Longitud(m)

Colgante Akashi-Kayko Japn, 1998 1.991 3.910Tirantado* Tatara Japn, 1999 890 1.480Arco metlico Lupu Shangai, 2003 550 3.900

Arco de hormign Wansian China, 1997 420Viga metlica Qubec Canad, 1917 549 863Viga de hormign Shibanpe China, 2005 330Caja metlica Costa e Silva Brasil, 1974 300 700

Este rcord ser batido por el Puente Sutong, que se prev se acabe en China en2008 y cuyo vano mximo alcanzar los 1.088 metros.


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PROCESO CONSTRUCTIVO EN PUENTES COLGANTES:

Los principios de funcionamiento de un puente colgante son relativamente simples.La implementacin de estos principios, tanto en el diseo como en la construccin,es el principal problema de ingeniera.En principio, la utilizacin de cables como los elementos estructurales msimportantes de un puente tiene por objetivo el aprovechar la gran capacidadresistente del acero cuando est sometido a traccin.El soporte fsico de un puente colgante est provisto por dos torres de sustentacin,separadas entre s. Las torres de sustentacin son las responsables de transmitirlas cargas al suelo de cimentacin.


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Las torres de sustentacin pueden tener una gran diversidad de geometras ymateriales de construccin (la cimentacin de las torres de sustentacingeneralmente es construida en hormign armado por su permanente contacto conel agua y la tierra, aunque la superestructura puede ser de acero, hormign armadoe inclusive de madera), pero generalmente presentan como caracterstica tpica unarigidez importante en la direccin transversal del puente y muy poca rigidez en ladireccin longitudinal. Este se constituir en un factor importante para laestructuracin de todo el puente colgante.Apoyados y anclados en la parte alta de las torres de sustentacin, y ubicados deuna manera simtrica con relacin al eje de la va, se suspenden los cables

principales de la estructura (generalmente un cable a cada lado de la torre).


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Debido a que los cables principalesvan a soportar casi la totalidad de las

cargas que actan sobre el puente,se suele utilizar acero de altaresistencia (esfuerzos de roturasuperiores a los 15000 Kg/cm2). Estehecho implica que se debe tenermucho cuidado con los eventuales

procesos de soldadura que podrandisminuir la resistencia de dichoscables. Adicionalmente, con el objetode que los cables tengan laflexibilidad apropiada para trabajarexclusivamente a traccin, los cables

de gran dimetro estn constituidospor un sin nmero de cables dedimetro menor.


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De los cables principales se sujetan y se suspenden tensores, equidistantes en ladireccin longitudinal del puente, que generalmente son cables de menor dimetroo varillas de hierro enroscadas en sus extremos.

La separacin entre tensores es usualmente pequea, acostumbndose valorescomprendidos entre 3 y 8 metros.De la parte inferior de los tensores sostenidos en cables principales de ejeopuesto, se suspenden elementos transversales (vigas prefabricadas de acero, dehormign e inclusive de madera para puentes secundarios) que cruzan la va a lo

ancho.


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De igual forma, en la direccin longitudinal del puente, de la parte inferior de lostensores se suspenden y sujetan elementos longitudinales (vigasprefabricadas) que unen todos los tensores.


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Las vigas longitudinales conforman una estructura similar a una viga

continua sobre apoyos elsticos. Cada tensor constituye un apoyoelstico. Este esquema de funcionamiento estructural permite que lasdimensiones transversales de las vigas longitudinales (y de las vigastransversales) dependan de la distancia entre tensores y no dependande la distancia entre torres de sustentacin.


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Las vigas transversales y longitudinales conforman una malla de elementosestructurales sobre un plano horizontal.

La malla de vigas longitudinales y transversales se puede arriostrar yrigidizar mediante diagonales y contradiagonales.


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La colocacin de las diagonales y contradiagonales persigue la formacin de undiafragma horizontal de gran resistencia a la flexin en la direccin horizontal (similara una losa en un edificio).

Apoyada en las vigas transversales se construye la estructura que soportar

directamente a los vehculos que circulan por el puente. Usualmente esta estructuraes una losa de hormign, pero podra ser una estructura con planchas metlicas.Debido a la gran rigidez de la losa sobre el plano horizontal, en caso de su uso podraprescindirse del uso de diagonales y contradiagonales. En el caso de unasuperestructura metlica para la circulacin vehicular, las diagonales ycontradiagonales (o algn otro mecanismo de rigidizacin) sern necesarias.


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En principio, la carga viva vehicular es transmitida a su estructura de soporte; laestructura de soporte vehicular transmite la carga viva y su propio peso a las vigastransversales; las vigas transversales con sus cargas, a su vez, se sustentan en lostensores; los tensores, y las cargas que sobre ellos actan, estn soportados por loscables principales; los cables principales transmiten las cargas a las torres desustentacin; y, por ltimo, las torres de sustentacin transfieren las cargas al suelode cimentacin.

Claramente se puede establecer una cadena enel funcionamiento de los puentes colgantes; lafalla de cualquiera de los eslabones

mencionados significa la falla del puente en suconjunto.Si bien la explicacin del funcionamiento delmodelo presentado es ideal desde un punto devista didctico, pues se analizan uno a uno losdistintos elementos estructurales y su influencia

sobre otros tipos de elementos, la geometrapresentada hasta el momento no es la msapropiada para un puente colgante, pues latensin en el extremo de los cables principalesse convierte en una accin que no puede sersoportada directamente por las torres desustentacin.


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La componente vertical de la tensin del cable es fcilmente resistida por lastorres de sustentacin, pero la componente horizontal producira volcamiento.Para superar este limitante se deben crear mecanismos que permitan a la torrecompensar esa fuerza horizontal.

Una primera alternativa, vlida exclusivamente para puentes de pequeas luces(hasta 40 m.) consiste en crear torres de sostenimiento tipo prtico en ladireccin longitudinal, lo que facilita la estabilizacin de la carga proveniente delos cables principales.

E t d d l l i f d l l i d l bl i t


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En puentes de grandes luces, la primera fase de la solucin del problema consisteen extender el puente y los cables principales hacia el otro lado de la torre, paraequilibrar total o parcialmente las cargas permanentes.


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En caso de no disponerse de una longitud apropiada hacia los extremos delpuente (muchas veces en zonas montaosas el acceso a los puentes es muyrestringido), se pueden construir contrapesos como parte de los volados.

La carga muerta no equilibrada y la carga vehicular que circula por el tramocentral son resistidas por anclajes gravitacionales de los cables, en susextremos. La carga vehicular actuante en los tramos extremos del puentepuede ser resistida por estribos. Generalmente los estribos son convertidos en

anclajes para los cables.


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Con el objeto de reducir los costos de los macizos de anclaje, los estribos sonconstruidos en hormign armado, conformndose celdas selladas llenas delastre (piedra y tierra) dentro de los estribos.

Esta estructuracin de los puentes colgantes permite resistir eficientemente lascargas gravitacionales, pero existen otras alternativas de estructuracin, comopuentes colgantes continuos, puentes con un solo eje central de cables,puentes con ms de un cable en los extremos de la va, etc.


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PESO PROPIO DE LOS CABLES CON DEFLEXIN SIMTRICA:Debido a su peso propio (carga vertical uniformemente distribuida en toda lalongitud del arco), los cables describen una curva conocida como Catenaria.

En el caso ms comn, en que no existe desnivel entre los dos extremos, lafuerza de tensin en el extremo del cable (y la tensin a lo largo del cabletambin) depende de la longitud entre extremos, del peso por unidad de longitud,y de la flecha en el centro de la luz.


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INESTABILIDADES DE LOS PUENTES COLGANTESLa mejora de los mtodos de clculo, materiales y procesos constructivos, haposibilitado la construccin de puentes cada vez ms grandes, ligeros y flexibles.A su vez, la construccin de estructuras ms esbeltas ha conllevado la aparicinde inestabilidades debidas a la accin del viento cuyo efecto puede suponer suruina.

En el caso de los puentes colgantes, susensibilidad a los efectos del viento sepudo observar desde muy temprana

edad. Como ejemplos de puentescolgantes que colapsaron por efecto delviento estn el puente de Brighton quese derrumb en 1836, el puente sobreel estrecho de Menai en 1839, elpuente de Wheeling en 1854 y el

puente sobre el estrecho de Tacoma en1940 (fig 1). Este ltimo fue el quemayor impacto caus en la ingenierade puentes ya que su colapso seprodujo para velocidades de viento quesuponan el 10% de la presin para la

cual estaba calculado.

Figura 1. Colapso del Puente sobre elestrecho de Tacoma en 1940.


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CONCLUSIONES:El diseo y la construccin de puentes colgantes es una alternativa vlida parapuentes de gran longitud.

La implementacin en el pas de este tipo de puentes debe incluir un cambioen la manera tradicional de mirar el diseo y la construccin como actividadesseparadas e independientes dentro de la prctica ingenieril, convirtindolas enactividades ntimamente ligadas.La incorporacin de nuevas tecnologas, como la requerida para construirpuentes colgantes, requiere la creacin de una infraestructura costosa que al

momento no existe en el pas.

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