estudio de viabilidad de estructuras de madera para

ESTUDIO DE VIABILIDAD DE

ESTRUCTURAS DE MADERA

PARA INFRAESTRUCTURAS DE

TRANSPORTE

Trabajo realizado por:

Fanny Carmen Lulichac Sáenz

Dirigido por:

Javier Pablo Ainchil Lavin

Gonzalo Ramos Schneider

Máster en:

Ingeniería Estructural y de la Construcción

Barcelona, octubre del 2020

Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental

Estudio de Viabilidad de Estructuras de Madera para Infraestructuras de Transporte

Página | i

DEDICATORIA

A mi madre Elvira, por haberme demostrado

con hechos el sacrificio de trabajar duro y que

con mucho esfuerzo se puede alcanzar todo lo

que nos proponemos.

A mi padre Alindor, por estar siempre

pendiente de mí y mi carrera profesional, por

su apoyo incondicional y porque cada día me

anima a seguir superándome.

A mi querido hermano Alexis, quien se ha

convertido en un ejemplo a seguir.

Estudio de Viabilidad de Estructuras de Madera

para Infraestructuras de Transporte

Página | ii

AGRADECIMIENTOS

Primeramente, a Dios, por darme la fortaleza e

iluminarme para seguir adelante y haberme

permitido llegar hasta este punto de la vida.

A mis tutores, Javier Ainchil y Gonzalo Ramos,

por darme acogida en este proyecto de

investigación, por compartirme sus

conocimientos y apoyarme en los momentos

que más necesitaba. Gracias por su

colaboración, crítica y paciencia brindada.

Finalmente quisiera agradecer a todas las

personas que han sido parte de mi vida y que

han aportado en mi crecimiento personal y

profesional



Página | iii

CONTENIDO

DEDICATORIA ................................................................................................................................ i

AGRADECIMIENTOS ....................................................................................................................... ii

INDICE DE FIGURAS ...................................................................................................................... vi

INDICE DE TABLAS ........................................................................................................................ ix

RESUMEN .................................................................................................................................... xi

ABSTRACT ................................................................................................................................... xii

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN .........................................................................................................1

1.1. Objetivos y alcance ................................................................................................................. 1

1.1.1. Objetivo principal ........................................................................................................... 1

1.1.2. Objetivos específicos ...................................................................................................... 1

1.1.3. Alcance ............................................................................................................................ 1

1.2. Metodología de la investigación ............................................................................................ 1

1.3. Estructura del trabajo ............................................................................................................. 2

1.4. Definiciones ............................................................................................................................ 2

1.5. Normativa ............................................................................................................................... 6

CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE......................................................................................................7

2.1. Antecedentes históricos ......................................................................................................... 7

2.1.1. Evolución de elaboración de la madera ....................................................................... 10

2.2. Tipos de madera ................................................................................................................... 11

2.2.1. Madera maciza .............................................................................................................. 11

2.2.2. Madera laminada encolada .......................................................................................... 11

2.3. Clasificación de la madera .................................................................................................... 11

2.3.1. Clasificación de la resistencia a partir de la calidad arbórea ...................................... 11

2.3.2. Propiedades de la madera laminada encolada............................................................ 13

2.3.3. Factores que pueden afectar el comportamiento estructural de la madera ............. 15

2.4. Durabilidad............................................................................................................................ 16

2.4.1. Introducción ...................................................................................................................... 16

2.4.2. Protección de la madera ................................................................................................... 17

2.5. Tipologías de puentes de madera ........................................................................................ 22

2.5.1. Puentes con sistema estructural de placas .................................................................. 22

2.5.2. Sistemas estructurales de barras ................................................................................. 23

2.5.3. Sistema en arco ............................................................................................................. 23

CAPÍTULO 3. ESTUDIO DE CASO REAL .......................................................................................... 25

3.1. Descripción del puente en estudio ....................................................................................... 25



Página | iv

3.2. Alternativas para un puente de madera .............................................................................. 25

3.2.1. Alternativa 1. Puente arco con tablero superior ......................................................... 26

3.2.2. Alternativa 2: Puente arco con tablero intermedio .................................................... 26

3.2.3. Alternativa 3: Puente arco con tablero inferior........................................................... 27

3.3. Condicionantes ..................................................................................................................... 27

3.3.1. Condicionantes geométricos ........................................................................................ 27

3.4. Alternativa seleccionada ...................................................................................................... 28

3.5. Descripción de la solución adoptada ................................................................................... 28

3.6. Respuesta estructural ........................................................................................................... 28

CAPÍTULO 4. PUENTE DE MADERA ............................................................................................... 32

4.1. Geometría de la estructura .................................................................................................. 32

4.2. Modelo estructural ............................................................................................................... 33

4.3. Materiales ............................................................................................................................. 35

4.4. Acciones a considerar ........................................................................................................... 35

4.4.1. Acciones permanentes ................................................................................................. 35

4.4.2. Acciones variables ........................................................................................................ 36

4.4.3. Viento ............................................................................................................................ 38

4.4.4. Acción térmica .............................................................................................................. 46

4.4.5. Acciones accidentales (A) ............................................................................................. 46

4.5. Combinación de las acciones ................................................................................................ 47

4.5.2. Combinación en estado límite último (ELU) ................................................................ 48

4.5.3. Combinación en estado límite de servicio (ELS) .......................................................... 48

4.6. Comprobaciones ................................................................................................................... 49

4.6.1. Estado límite último (ELU) ............................................................................................ 49

4.6.2. Estado límite de servicio (ELS) ...................................................................................... 51

CAPÍTULO 5. RESULTADOS ........................................................................................................... 52

5.1. Combinación en ELU ............................................................................................................. 52

Envolvente ELU ................................................................................................................................. 69

Axial ................................................................................................................................................... 70

Cortante ............................................................................................................................................ 71

Momento .......................................................................................................................................... 72

5.2. Comprobación ELS ................................................................................................................ 73

Deflexión en vigas y arco .................................................................................................................. 73

5.3. Dimensionamiento de viga de madera ................................................................................ 75

CAPÍTULO 6. EMISIONES DE CO2 .................................................................................................. 82



Página | v

6.1. Introducción .......................................................................................................................... 82

6.2. La madera y la reducción de CO2 ......................................................................................... 82

6.3. Emisiones de CO2 en madera estructural ............................................................................ 85

6.4. Los productos de madera y su papel en el almacenamiento de CO2 ................................. 85

CAPITULO 7. PRESUPUESTO ......................................................................................................... 88

7.1. Introducción .......................................................................................................................... 88

5.2. Mediciones ............................................................................................................................ 89

5.3. Cuadro de Precios 1 .............................................................................................................. 92

5.4. Cuadro de Precios 2 .............................................................................................................. 93

5.5. Presupuesto .......................................................................................................................... 94

7.8. Ratio .................................................................................................................................... 100

CAPÍTULO 8. CONCLUSIONES Y FUTURAS LINEAS DE INVESTIGACIÓN .......................................... 102

8.1. Conclusiones ....................................................................................................................... 102

8.2. Futuras líneas de investigación .......................................................................................... 103

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................................................. 105

ANEJO A. CARGAS ASIGNADAS .................................................................................................. 107

PLANOS..................................................................................................................................... 107



Página | vi

INDICE DE FIGURAS

Figura 1. Dirección de las fibras de la madera respecto a su eje.[2] ......................................3

Figura 2. Placas de madera laminada transversalmente[4] ...................................................4

Figura 3. Placa de madera laminada tensada[4]....................................................................5

Figura 4. Pasarela peatonal en Essing, Alemania (entre los años 1986 – 87)[6] ...................8

Figura 5. Puente ``Cascade Bridge`` del ferrocarril a Erie [6] ................................................9

Figura 6. Evolución de la elaboración de la madera[6] ........................................................ 10

Figura 7. Especies arbóreas procedentes de España[1] ...................................................... 12

Figura 8. Clasificación de la madera según sus especies arbóreas[1] ................................. 12

Figura 9. Normativas de las calidades de madera en diferentes países europeos[1] ........... 12

Figura 10. Propiedades de la madera laminada encolada homogénea según su clase

resistente[1] .......................................................................................................................... 13

Figura 11. Propiedades de la madera clase GL36h[1] ......................................................... 14

Figura 12. Coeficiente parcial de seguridad según el tipo de madera, 𝛾𝑀 [1] ...................... 14

Figura 13. Factores de modificación, 𝑘𝑚𝑜𝑑 [1] .................................................................... 15

Figura 14. Clases de duración de las acciones[1] ................................................................ 15

Figura 15. Nivel de penetración según la clase de uso [1] ................................................... 18

Figura 16. Protección mínima frente a la corrosión, o tipo de acero necesario[1] ................ 21

Figura 17. Puente de acero en estudio en Sant Andreu de la Vola, Cataluña ...................... 25

Figura 18. Alternativa 1. Puente arco con tablero superior[5] .............................................. 26

Figura 19. Alternativa 2: puente arco con tablero intermedio.[5] .......................................... 26

Figura 20. Alternativa 3. Puente Arco con tablero inferior[5] ................................................ 27

Figura 21. Puente arco con tablero inferior y péndolas con 4 luces de 39 metros. .............. 28

Figura 22. Leyes de momentos flectores en un bowstring con péndolas verticales sometido a

sobrecargas asimétricas. [11] ............................................................................................... 29

Figura 23. Péndolas articuladas[12] .................................................................................... 30

Figura 24. Anclaje de péndolas en el arco del puente [12] .................................................. 30

Figura 25. Tipologías de anclajes de cables con extremos articulados [12] ......................... 30

Figura 26. Secciones transversales de los elementos estructurales en cm. ........................ 32

Figura 27. Geometría del puente de madera en metros. .................................................... 33

Figura 28. Vista en 3D del Puente Arco en Madera ............................................................. 33

Figura 29. Definición de los carriles virtuales[15] ................................................................. 36

Figura 30. Ejemplo genérico de la distribución de los carriles. [15] ...................................... 36

Figura 31. Valor característico de la sobrecarga de uso. [15] .............................................. 37

Figura 32. Distribución de vehículos pesados y sobrecarga uniforme. [15] .......................... 37



Página | vii

Figura 33. Mapa de isotacas para la obtención de la velocidad básica fundamental del viento

𝑉𝑏, 0. [15] ............................................................................................................................. 40

Figura 34. Periodo de retorno para situaciones transitorias. [15] ......................................... 40

Figura 35. Coeficientes según el tipo de entorno. [15] ......................................................... 41

Figura 36. Coeficiente según tipo de entorno. [15] .............................................................. 43

Figura 37. Coeficiente de fuerza 𝐶𝑓 para las secciones más habituales. [15] ...................... 44

Figura 38. Empuje transversal del viento en péndolas......................................................... 45

Figura 39. Empuje transversal del viento en arco ................................................................ 45

Figura 40. Factores de seguridad en Estado Límite Último. [15] .......................................... 47

Figura 41. Factores de seguridad en Estado Límite de Servicio. [15] .................................. 47

Figura 42. Factores de simultaneidad. [15] .......................................................................... 47

Figura 43. Tensiones de cortadura. a) corte paralelo. b) rodadura [1] ................................. 50

Figura 44. Coeficiente 𝛼 en metros para la determinación del ancho efectivo de la viga. [16]

............................................................................................................................................. 50

Figura 45. Ejemplo de la distribución de momentos a flexión en la placa para la determinación

del ancho efectivo. [16]......................................................................................................... 51

Figura 46. Valores límite para deflexiones en vigas, placas y armaduras. [16] .................... 51

Figura 47. Carga de vehículo pesado (2𝑄𝑖𝑘) en el centro luz de la viga longitudinal ........... 53

Figura 48. Sobrecarga uniforme (𝒒𝒊𝒌) en cada tramo del arco ............................................ 53

Figura 49. Fuerza de viento transversal (𝐹𝑤𝑦) en arco y péndolas ..................................... 54

Figura 50. Caso de carga 1 ................................................................................................. 55







Figura 57. Combinación ELU-1 ........................................................................................... 60







Figura 64. Fuerzas axiles en Arco, Péndolas y tablero en ELU-1 ........................................ 62

Figura 65. Fuerza cortante en Arco y Tablero en ELU-1 ...................................................... 63



Página | viii

Figura 66. Diagrama de momento en Arco y Tablero para ELU-1 ....................................... 64

Figura 67. Valores de los esfuerzos para las combinaciones en ELU1. ............................... 65

Figura 68. Valores de los esfuerzos para las combinaciones en ELU2. ............................... 68

Figura 69. Resultado de envolvente entre ELU 1 y ELU 2. .................................................. 69

Figura 70. Valores de axil máximo y mínimo de la envolvente en ELU ................................ 70

Figura 71. Valores máximo y mínimo de la envolvente en ELU a cortante .......................... 71

Figura 72. Valores de momentos máximo y mínimo de la envolvente en ELU ..................... 72

Figura 73. Valores de la deformación del arco y del tablero ................................................ 73

Figura 74. Vista en 3D de la deformada del puente ............................................................. 74

Figura 75.Esfuerzo máximo a tracción de la péndola .......................................................... 81

Figura 76. El efecto de la fotosíntesis en el crecimiento de los arboles[9] ........................... 83

Figura 77. Equilibrio Global del carbono[9] .......................................................................... 84

Figura 78. Reserva de carbono en la biomasa de madera en los bosques europeos[9] ...... 84

Figura 79. Consumo de energía y emisiones de CO2 aproximadas de una estructura. [18] 85

Figura 80. Diagrama de cálculo de emisiones para el análisis de ciclo de vida.[9] .............. 86

Figura 81. Resumen de las emisiones de C02 de cada material ......................................... 87

Figura 82. Comparativa entre vigas de madera con otros materiales[9] .............................. 87

Figura 83. Presupuesto comparativo por elemento estructural del puente ................... 99

Figura 84. Cuadro resumen de costo frente a emisiones de CO2 para los dos diferentes

puentes .............................................................................................................................. 103

Figura 85. Carga muerta asignada al modelo. ................................................................... 107

Figura 86. Sobrecargas uniforme y puntual asignadas al modelo. ..................................... 107



Página | ix

INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Especies arbóreas procedentes de España[1] ........................................................ 12

Tabla 2. Clasificación de la madera según sus especies arbóreas[1] ................................... 12

Tabla 3. Normativas de las calidades de madera en diferentes países europeos[1] ............. 12

Tabla 4. Propiedades de la madera laminada encolada homogénea según su clase

resistente[1] .......................................................................................................................... 13

Tabla 5. Propiedades de la madera clase GL36h[1] ............................................................. 14

Tabla 6. Coeficiente parcial de seguridad según el tipo de madera, 𝛾𝑀 [1] .......................... 14

Tabla 7. Factores de modificación, 𝑘𝑚𝑜𝑑 [1] ........................................................................ 15

Tabla 8. Clases de duración de las acciones[1] .................................................................... 15

Tabla 9. Nivel de penetración según la clase de uso [1] ....................................................... 18

Tabla 10. Protección mínima frente a la corrosión, o tipo de acero necesario[1] .................. 21

Tabla 11. Definición de los carriles virtuales[15] ................................................................... 36

Tabla 12. Valor característico de la sobrecarga de uso. [15] ................................................ 37

Tabla 13. Periodo de retorno para situaciones transitorias. [15] ........................................... 40

Tabla 14. Coeficientes según el tipo de entorno. [15] ........................................................... 41

Tabla 15. Coeficiente según tipo de entorno. [15]................................................................. 43

Tabla 16. Coeficiente de fuerza 𝐶𝑓 para las secciones más habituales. [15] ........................ 44

Tabla 17. Empuje transversal del viento en péndolas ........................................................... 45

Tabla 18. Empuje transversal del viento en arco .................................................................. 45

Tabla 19. Factores de seguridad en Estado Límite Último. [15] ............................................ 47

Tabla 20. Factores de seguridad en Estado Límite de Servicio. [15] .................................... 47

Tabla 21. Factores de simultaneidad. [15] ............................................................................ 47

Tabla 22. Coeficiente 𝛼 en metros para la determinación del ancho efectivo de la viga. [16]50

Tabla 23. Valores límite para deflexiones en vigas, placas y armaduras. [16] ...................... 51

Tabla 24. Valores de los esfuerzos para las combinaciones en ELU1. ................................. 65

Tabla 25. Valores de los esfuerzos para las combinaciones en ELU2. ................................. 68

Tabla 26. Resultado de envolvente entre ELU 1 y ELU 2. .................................................... 69

Tabla 27. Consumo de energía y emisiones de CO2 aproximadas de una estructura. [19] .. 85

Tabla 28. Resumen de las emisiones de C02 de cada material ........................................... 87

Tabla 29. Presupuesto comparativo por elemento estructural del puente ..................... 99

Tabla 30. Cuadro resumen de costo frente a emisiones de CO2 para los dos diferentes

puentes .............................................................................................................................. 103

Tabla 31. Carga muerta asignada al modelo. ..................................................................... 107



Página | x

Tabla 32. Sobrecargas uniforme y puntual asignadas al modelo. ....................................... 107



Página | xi

RESUMEN

Este trabajo desarrolla un estudio aplicado a las modernas infraestructuras de transporte para

el caso específico de un puente arco con tablero inferior vehicular de madera, teniendo en

cuenta las normativas, así como la experiencia real de un puente ya ejecutado en estructura

mixta de acero y hormigón que se encuentra ubicado en Sant Andreu de la Vola, Barcelona.

Para ello se han definido las características geométricas y las propiedades mecánicas de los

elementos estructurales de madera consistente con la normativa de diseño en estructuras de

madera. También se analizaron las tipologías de puentes de madera susceptibles de cumplir

con las características físicas del puente real que se requiere estudiar como modelo, con la

finalidad de adaptarse a las condiciones existentes del puente y a condiciones estructurales y

viables, al objeto de viabilizar y optimizar dicho puente de madera. Se modeló un puente arco

de madera en el programa SAP2000 para optimizar las secciones requeridas de madera que

pueda soportar las cargas estructurales a las que estaría sometido el puente vehicular. A la

vez, se modeló el mismo puente, pero construido con acero para poder hacer las

comparaciones en cuanto a costos y asimismo la cantidad de emisiones a lo largo de su ciclo

de vida con respecto al puente de madera.

Palabras clave: Madera estructural, análisis estructural, emisiones de C02 y costos



Página | xii

ABSTRACT

This work develops a study applied to modern transport infrastructures for the specific case of

an arch bridge with a wooden vehicular lower deck, taking into account the regulations, as well

as the real experience of a bridge already executed in a mixed steel and concrete structure

which is located in Sant Andreu de la Vola, Barcelona. For this, the geometric characteristics

and mechanical properties of the wooden structural elements have been defined, consistent

with the design regulations for wooden structures. The types of wooden bridges capable of

complying with the physical characteristics of the real bridge that need to be studied as a model

were also analyzed, in order to adapt to the existing conditions of the bridge and to structural

and viable conditions, in order to make viable and optimize said wooden bridge. A wooden

arch bridge was modeled in the SAP2000 program to optimize the required sections of wood

that can withstand the structural loads to which the vehicular bridge would be subjected. At the

same time, the same bridge was modeled, but built with steel to be able to make comparisons

in terms of costs and also the amount of emissions throughout its life cycle with respect to the

wooden bridge.

Keywords: Structural wood, structural analysis, C02 emissions and costs.

Estudio de Viabilidad de Estructuras de Madera para Infraestructuras de Transporte

Página | 1

CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN

1.1. Objetivos y alcance

1.1.1. Objetivo principal

Estudiar la viabilidad de los puentes de madera en infraestructuras de transporte,

específicamente en puentes arco con tablero inferior, analizando un caso real de un puente

vehicular ubicado en Sant Andreu de la Vola, Barcelona.

1.1.2. Objetivos específicos

- Evaluar las propiedades físico-mecánicas de la madera estructural, basadas en las

normativas correspondientes.

- Evaluar las tipologías de los puentes arco existentes y adaptarlas al caso real en estudio.

- Optimizar las secciones de los elementos estructurales que conforman el puente como

arco, tablero y péndolas, creando un modelo en el programa SAP2000.

- Comparar las limitaciones y beneficios tanto para un puente de madera y para un puente

en acero, principalmente en costos y emisiones de C02.

1.1.3. Alcance

Este trabajo se limita solamente al estudio de un puente vehicular de madera con una tipología

de arco con tablero inferior, lo cual implica todos los requisitos de seguridad en la estructura

y basados en las normativas correspondientes. Estos requisitos son las propiedades de

resistencia, serviciabilidad y durabilidad.

1.2. Metodología de la investigación

Para lograr los objetivos de este trabajo se ha tenido en cuenta las metodologías basadas en

las siguientes normativas: Diseño de estructural de madera en puentes (EN 1995-2-E-2004)

y Documento básico en seguridad estructural de la madera (DBSE-M, 2019), los cuáles nos

muestran un panorama indicativo de un proceso a seguir en la investigación, y son los

siguientes:

- Bases de diseño

- Propiedades del material

- Durabilidad

- Protección de la madera

- Bases para el análisis estructural

- Estados límite último y de servicio

- Limitaciones por deflexión



Página | 2

- Conexiones

- Detalles y controles estructurales en el proceso constructivo.

1.3. Estructura del trabajo

La estructura del presente trabajo está organizada de una manera paralela al cumplimiento

de los objetivos específicos, los cuáles se verán en 8 capítulos.

En el Capítulo 2, se presenta un poco sobre los antecedentes históricos de estructuras de

puentes de madera y la evolución de este material estructural a lo largo de los años, las

tipologías de madera y su clasificación, las propiedades de la madera, la durabilidad y los

tipos de puentes estructurales construidos con este material.

El Capítulo 3 describe características geométricas básicas del puente real en estudio que está

ubicado en San Andreu de la Vola, con la finalidad de identificar las condiciones necesarias

para poder adaptarlo a un puente de madera analizando diferentes alternativas y una breve

descripción de la solución escogida.

En el Capítulo 4, se hace un estudio detallado de la solución adoptada del puente de madera

descrito en el capítulo 3, comenzando con la geometría de la estructura, el modelo de la

estructura en el programa SAP2000, las acciones y combinaciones a considerar, y la

verificacion de flechas en cumplimiento con lo exigido por la normativa.

El Capítulo 5, muestra los resultados obtenidos de realizar las mismas condiciones de un

puente según el capítulo 4.

En los Capítulos 6 y 7, se presentan a algunos estudios de emisiones de C02 en la madera y

un presupuesto respectivamente.

Finalmente, en el capítulo 8 se describen las conclusiones finales del presente trabajo desde

tres puntos de vista del análisis estructural, ambiental y económico; además algunas

recomendaciones de futuras investigaciones.

1.4. Definiciones

A continuación, se hace un listado de los diferentes tipos de madera que existen y su definición

de acuerdo al Documento Básico de Seguridad Estructural en Madera

- Madera aserrada: Es una pieza de madera maciza que se obtiene de los árboles de

manera que las caras quedan paralelas entre sí y que además sus cantos quedan

perpendiculares a dichas caras. A esta madera también se le denomina madera

estructural. [1]



Página | 3

- Madera maciza: La madera maciza se refiere a la misma madera aserrada, pero con

mayor extensión en su denominación; en tal sentido se diferenciará según la clase de uso

frente a agentes bióticos al cual correspondan, por ejemplo: si es madera maciza o

madera laminada encolada, ya que esta última tiene un comportamiento estructural

mejorado.[1]

- En efecto a lo definido anteriormente, se tiene que conocer las direcciones de la fibra de

la madera (figura 1) que son: longitudinal, radial y tangencial, por las que está compuesta

la madera. Según la figura 1 son visiblemente alargadas, pero también presentan cortes

planos y paralelos al eje del tronco del árbol.[1]

Figura 1. Dirección de las fibras de la madera respecto a su eje.[2]

- Lámina de madera: las láminas de madera son capas de madera aserrada superpuestas

una sobre otra y a la que se denomina madera laminada encolada y que sirve como un

elemento estructural. el presente trabajo se realizó con este tipo de madera, en vigas y

arco principalmente. Cada capa superpuesta puede tener la misma clase resistente que

se llamaría madera laminada encolada homogénea o diferentes clases resistentes,

entonces se llamaría madera laminada encolada combinada.[1]

- Madera laminada encolada: La madera laminada encolada se define como un elemento

estructural que estaría conformado por varias láminas de madera de una determinada

clase resistente, hasta conseguir una altura según se requiera por diseño (canto).[1]

- Madera laminada encolada homogénea: es considerado como un elemento estructural

por lo que se ha explicado en láminas de madera y que significan que están compuestas



Página | 4

por la misma clase resistente. Este tipo de madera es la que se tendrá en cuenta para

este trabajo.[1]

- Madera microlaminada: Existe también la madera microlaminada que vendría a ser una

especie de la madera laminada encolada, pero con espesores más pequeños (entre 3 –

5 mm) y que además están formadas en la misma dirección de la fibra.[1]

- Placas de madera laminada transversalmente: son placas que están compuestas por

láminas superpuestas unas sobre otras al igual que la madera laminada encolada, pero

con la diferencia que éstas superposiciones se dan en diferentes direcciones como se

puede apreciar en la figura 2. Es por ello que recibe el nombre de placas de madera

laminada transversalmente. Cada capa superpuesta puede estar unido no solamente

mediante el encolado sino que también mediante algunos sujetadores mecánicos.[3]

Figura 2. Placas de madera laminada transversalmente[4]

- Contenido de humedad de la madera: la madera presenta naturalmente un pequeño

porcentaje de contenido de humedad en su interior y es calculada respecto de su masa.[1]

- Humedad de equilibrio higroscópico: se denomina humedad de equilibrio higroscópico a

un porcentaje de agua en la madera que no sale al exterior; es decir que no intercambia

vapor de agua con la atmósfera que lo rodea. Por lo tanto ese valor se mantiene en

constante equilibrio con la madera.[1]

- Tablero: el tablero es una pieza de madera que tiene mayor longitud, altura pero que

principalmente predomina su espesor. El tablero normalmente es de uso estructural ya

que presenta según ensayos, mejores propiedades de resistencia y rigidez.[1]

- Placas de madera laminada tensada: es una nueva tecnología que se ha desarrollado

con la madera laminada encolada que tiene uso estructural pero que además de la unión

encolada que las caracteriza también se pueden postensar mediante barras de acero de

manera transversal en la dirección del canto del tablero.[1]



Página | 5

Figura 3. Placa de madera laminada tensada[4]

La función principal de este tipo de placas tensadas es la de distribuir las fuerzas de las

acciones de los vehículos en el caso de puentes para que puedan trabajar conjuntamente

todos los elementos que soportan dicha carga. Si se habla de puentes, la placa tensada recibe

el nombre de tablero y entonces tiene la función que se menciona y la vez también tiene que

cumplir la función de proteger de que no entre humedad en las barras de tensado ya que

puede verse perjudicado en la madera y afectar en un futuro a la resistencia.[5]

Según un estudio realizado en Suiza en la que se hicieron ensayos con este tipo de placas

tensadas en la que se aplicaron cargas en el centro luz de la placa. El resultado de este

ensayo fue que se transmitía los esfuerzos en cada unión de las barras tensadas, es decir

que en toda la longitud de la madera se transmitía las cargas que luego generaban presión

en las barras de acero. Pospuesto que todo el tablero podría soportar cargas mayores en toda

su superficie. Además en ensayo fue realizado en condiciones óptimas de la madera, en

donde no hubo humedad y más bien por estar muy seca la madera se notó que se tenía una

ligera reducción del volumen de la madera.[6]

El sistema de tensado en puentes genera estabilidad y rigidez cuando se tiene máximas

cargas vehiculares, se tiene beneficios como que se pueden construir mayores luces, no como

en puentes de hormigón ni de acero, pero por lo menos se pueden reducir las flechas, y que

además tendría una mayor durabilidad si tienen desde el inicio un tratamiento de diseño de la

madera. En el caso de las luces del puente, este estudio de suiza también determinó que este

tipo de sistema puede resultar económicamente viable si se tienen luces entre 6 y 12 metros

y para tráfico pesado de hasta 60 toneladas. Sin embargo si se realizan puentes mixtos ya

sea con hormigón o con madera, se pueden llegar a tener puentes de mayores luces.[6]



Página | 6

1.5. Normativa

A continuación, se relaciona la normativa vigente que se ha empleado para la definición y

comprobación de la estructura:

- Eurocódigo 5: Diseño de estructuras de madera – Parte 2: Puentes.

- Eurocódigo 5: Diseño de estructuras de madera – Parte 1-1: General – Reglas comunes

y reglas para edificaciones.

- Eurocódigo – Bases de diseño estructural

- Documento Básico SE-M. Seguridad Estructural – Madera

- EN 1990:2002/A1 Eurocódigo – Bases de diseño estructural/corrección A1 – Anejo A2:

Aplicación para puentes.

- Eurocódigo 1: Acciones en estructuras – Parte 1-1: Acciones generales – Densidades,

peso propio, cargas impuestas para edificaciones.

- Eurocódigo 1: Acciones sobre estructuras – Parte2: Cargas de tráfico sobre puentes.

- Eurocódigo 1: Acciones en estructuras – Parte 1-4: Cargas de viento

- EN 1991-2 Eurocódigo 1: Acciones en estructuras – Parte 2: Cargas de tráfico sobre

puentes.

- IAP – 11: Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de

carretera.

- Eurocódigo 3: Diseño de estructuras de acero – Parte 2: Acero en puentes.

- EAE – Instrucción de acero estructural.

- EN 10138-1 Acero pretensado – Parte 1: Requisitos generales

- EN 10138-4 Acero pretensado – Parte 4: Barras



Página | 7

CAPÍTULO 2. ESTADO DEL ARTE

2.1. Antecedentes históricos

Hace más de 3000 a.c no existían los puentes de madera. Para salvar pasos a diferente nivel

sobre ríos en los pueblos de aquel entonces se utilizaba la madera. Inclusive el hombre

buscaba la manera de superar esos obstáculos, desde entonces el primer hombre en pensar

en la madera en su forma inicial fue en el lugar de la Mesopotamia construyendo con rollizos

poco labrados. Y desde ahí fue que poco a poco se fue conociendo este material y

adaptándolo a diferentes formas en la construcción por varios constructores de aquella época.

La primera construcción más grande en donde solo se utilizó rollizos fue en el año 55 a.c y

tenía 12 metros de ancho y 400 metros de longitud que se soportaban sobre pilas separadas

cada 8m y que estaban arriostradas con tornapuntas para evitar que fueran llevadas por el

agua.[6]

Con el paso del tiempo y después de muchos años de haberle dado un gran uso a la madera

en el sector construcción, sobre todo en puentes, se consideró a la madera como un objeto

de carácter artístico a las cuáles se les atribuía propiedades religiosas y místicas. Además, se

desarrolló para fines militares lo cual generó que fuera perdiendo funcionalidad, hasta en que

en Suiza se impulsó nuevamente su construcción que generó un prestigio importante en sus

obras con este material. Entre los años 1755 y 1758 se construyó un puente de madera sobre

el río Rin, en Schaffhausen sustituyendo al deteriorado puente en piedra construido en la Edad

Media.[6]

A comienzos del siglo 19 la construcción de puentes en madera alcanzó un nuevo auge no

solo en Suiza, sino que también en Norteamérica. Las grandes distancias y la poca densidad

poblacional requirieron la rápida construcción de vías de comunicación. En contraste con

Europa, en EEUU no había tradición artesanal en el área de construcción. A partir de 1820 y

como consecuencia de la patente de un sistema constructivo por parte de los americanos

Stephan Long y William Howe, comenzó la aplicación amplia del sistema de vigas de celosía

mediante diagonales. Una tupida malla de barras en diagonal permitió el desarrollo de uniones

traccionadas o comprimidas resueltas por medio de clavos (generalmente pasadores de

madera), llaves o tarugos de madera, conectores de anillo y pernos.[6]



Página | 8

Los países colonizadores europeos, con el fin de obtener sus materias primas en las zonas

montañosas, tuvieron que construir grandes puentes sobre profundos acantilados, como por

ejemplo en el norte de la India. Por medio de rollizos de los bosques aledaños se armaban

enormes estructuras, cual andamios, constituidos generalmente por torres conformadas por

entramos sobrepuestos. En EEUU se empleó este sistema especialmente para puentes de

ferrocarriles para evitar la construcción de grandes terraplenes. Además, este sistema permite

construir puentes adaptados a vías férreas en curva. Para la construcción de la red ferroviaria

se requería una gran cantidad de puentes de grandes luces y que debían poder soportar

enormes cargas.[6]

Durante los años 1986 – 87 se construyó cerca de Essing una pasarela de madera laminada

de 192 m de largo. En analogía a la curvatura que genera un cable se configuraron las

ondulaciones entre los apoyos, de tal madera que las cargas verticales uniformemente

repartidas dieran como resultante principal axiles de tracción. Por lo tanto, la placa tensada

solo queda solicitada en un 10% a los esfuerzos originados por la flexión. [6]

Figura 4. Pasarela peatonal en Essing, Alemania (entre los años 1986 – 87)[6]



Página | 9

Las posibilidades de la construcción de puentes se ampliaron con el desarrollo de los nuevos

materiales de construcción, hierro forjado, acero y hormigón. A las crecientes exigencia, el

aumento del tráfico y las cargas, las solicitaciones dinámicas y las mayores luces con menores

deformaciones admisibles, correspondían mejor los materiales cuyas resistencias podían ser

calculadas, en vez de la madera que se seguía utilizando en forma tradicional. A raíz de ello

la madera fue perdiendo relevancia. En parte esta pérdida de campo de aplicación también

se debió a normas que afectaron en forma unilateral a la madera como, por ejemplo, la

protección contra el fuego. [6]

La mayoría de puentes no tienen gran durabilidad ya que están directamente expuestos a la

intemperie y no tienen protección alguna. Además, el gran consumo de madera condujo con

el tiempo a una falta de material o se requerían cubrir distancias apreciables para poder

suministrarlo.[6]

En Latinoamérica y Asia existen puentes colgantes que salvan luces de hasta 120 metros y

se han comportado en condiciones óptimas hasta hoy en día. En épocas más recientes, y aún

en lugares distantes, se han ido sustituyendo los tirantes de fibra natural por cables de

acero.[6]

Tal vez el puente más impresionante en América es el construido en el año 1,849 por

Thompson S. Brown con un arco que salvaba una luz de cerca de 90 m. Para la construcción

de este puente de dos vías paralelas de ferrocarril se requirieron de 306 m3 de madera de

encina, 1,037 m3 de abeto, 31,921 kg de hierro forjado y 21,070 kg de hierro fundido. El costo

de la construcción fue de 45,550 US$.

Figura 5. Puente ``Cascade Bridge`` del ferrocarril a Erie [6]



Página | 10

2.1.1. Evolución de elaboración de la madera

La aplicación de tecnologías nuevas en la elaboración de la madera es muy importante hoy

en día ya que se tiene que adaptar a nuevos procesos constructivos y nuevas formas, por lo

tanto, el desarrollo de la madera se tiene que dar de manera paralela junto con la evolución

de los sistemas constructivos. Por ejemplo, se podría empezar con el tema de la durabilidad

que es una especie de exigencia en estructuras que van a resistir grandes cargas y en que

sobre todo estarán expuestas a condiciones que pueden deteriorar la resistencia del material.

Para ello, se elaboran madera de mayor calidad, e incluso se añaden tratamiento químico

conforme al tipo de madera para que no sean dañados con el fin de proteger a la madera de

la intemperie. [6]

La principal elaboración de la madera es en madera laminada encolada de alta resistencia

con una clasificación de uso mediante ensayos, de los cuáles se generan materiales básicos

de estructuras y en otros caso de madera combinada con madera aserrada o madera

laminada, los cuáles serían madera reconstituida.[6]

Los materiales como la madera microlaminada, son perfectamente combinables con la

madera laminada, por medio de uniones mecánicas o con adhesivos. Este nuevo material

permite el diseño de estructuras esbeltas y de secciones económicas; por ejemplo, las

diagonales extremas de una viga de celosía en las que los axiles de compresión son muy

elevados, además de la posibilidad de pandeo. [6]

Figura 6. Evolución de la elaboración de la madera[6]



Página | 11

2.2. Tipos de madera

2.2.1. Madera maciza

Para el uso de la madera aserrada sea estructural se ha clasificado por su resistencia, según

lo indica el Documento en seguridad estructural para madera. Las clases resistentes son: C14,

C16, C18, C20, C22, C24, C27, C30, C35, C40, C45 Y C50 para confinaras y chopo; D30,

D35, D40, D50, D60 y D70 para frondosas. Cada número indican el valor característico de

resistencia a flexión, 𝑓𝑚,𝑘, expresada en 𝑁 𝑚𝑚2⁄ .[1]

2.2.2. Madera laminada encolada

La madera laminada encolada se clasifica según sea homogénea o combinada por sus siglas

en inglés (G: Gluem) y se muestran a continuación:

- GL24h, GL28h, GL32h y GL36h para madera laminada encolada homogénea.

- GL24c, GL28c, GL32c y GL36c para madera laminada encolada combinada

Igualmente, que en anterior caso cada número entre las letras indica el valor de la resistencia

característica a flexión, 𝑓𝑚,𝑘, expresada en 𝑁 𝑚𝑚2⁄ . [1]

2.3. Clasificación de la madera

Existe mucha variedad de las especies de madera existentes en el mundo, pero para este

trabajo se han considerado de España y de Escandinava ya que de ahí será traído la materia

prima principal para el puente. Por lo que cada madera tiene una clase resistente diferente

debido a sus combinaciones entre ellas ya varia la calidad de estas, con diferentes

propiedades.

2.3.1. Clasificación de la resistencia a partir de la calidad arbórea

La especie arbórea dada en la tabla 1 pertenece de la familia de la madera aserrada según lo

establece el DBSE-M. En la tabla 2 se puede observar las diferentes clases resistentes de la

especie arbórea en España y algunos otros países, de los cuáles se puede notar que la

madera en España se clasifica en ME-1 y ME-2 principalmente, como se observa en la tabla

3.[1]



Página | 12

Figura 7. Especies arbóreas procedentes de España[1]

Figura 8. Clasificación de la madera según sus especies arbóreas[1]

Figura 9. Normativas de las calidades de madera en diferentes países europeos[1]



Página | 13

Para saber la clase resistente de la madera se tiene que indicar en la ficha técnica que es

establecida por el fabricante y en donde también se muestran las propiedades de la madera.

Este documento es muy importante ya que además de decirnos a qué clase resistente

pertenece la madera con la cual se va a trabajar, también sirve para poder obtener cálculos

de resistencia que son de esa clase [1]. En el presente trabajo se va a trabajar con la madera

laminada encolada, cuyas propiedades estarán determinadas en el DBSE-M y se verán más

adelante.

2.3.2. Propiedades de la madera laminada encolada

a) Madera laminada encolada homogénea

Para este trabajo se considerará la madera laminada encolada de clase resistente GL36h

como se observa en la tabla E.3, según el Documento Básico de Seguridad Estructural en

Madera (2019) y se muestra en la tabla 4.

Figura 10. Propiedades de la madera laminada encolada homogénea según su clase

resistente[1]



Página | 14

Figura 11. Propiedades de la madera clase GL36h[1]

1. Valor de cálculo de las propiedades del material

El valor de diseño de una propiedad resistente debe ser calculada como:

𝑋𝑑 = 𝑘𝑚𝑜𝑑

𝑋𝑘

𝛾𝑀 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (2.2)

Donde:

Xk = Es el valor característico de una propiedad de resistencia

ɣM = Es el factor parcial para una propiedad del material

kmod = Es el factor de modificación tomando en cuenta el efecto de la duración de la carga y

contenido de humedad. [3]

Figura 12. Coeficiente parcial de seguridad según el tipo de madera, 𝛾𝑀 [1]



Página | 15

Figura 13. Factores de modificación, 𝑘𝑚𝑜𝑑 [1]

2.3.3. Factores que pueden afectar el comportamiento estructural de la madera

El comportamiento estructural de la madera se puede ver afectado por dos características

importantes. La primera tiene que ver con la durabilidad del material y la segunda se relaciona

al tipo de exposición a las que estarán sometidas las estructuras.

1. Clases de duración de las acciones

Existen 5 clases de duración de las acciones según el DBSE-M, en donde la duración

aproximada de la acción es desde algunos segundos hasta 10 años. Para este trabajo se

consideró una clase de duración permanente, es decir, que las acciones se consideran el peso

propio y la carga permanente, por lo tanto, la duración de la carga debe de ser mas de 10

años, como se muestra en la figura 5. [1]

Figura 14. Clases de duración de las acciones[1]

2. Clases de servicio

La clase de servicio se refiere a las condiciones ambientales a las que estará sometida durante

toda su vida útil el elemento estructural. a continuación, se definen tres clases de servicio que

están estrechamente relacionado con el contenido de humedad presente y a las que estarán

expuestas la madera. [1]

- Clase de servicio 1: la clase 1 corresponde a aquellos materiales que están expuestos

a una temperatura del 20 ± 2ºC y una humedad relativa del aire que no exceda un 65%.[1]



Página | 16

En la clase de servicio 1 el contenido de humedad medio en la mayoría de las coníferas

no excede el 12%. A este grupo pertenecen las estructuras que están cerradas o cubiertas

del medio ambiente.[1]

- Clase de servicio 2: la clase de servicio 2 corresponde a una temperatura igual al de la

clase 1; es decir, de 20 ± 2ºC, pero con la diferencia de que no debe exceder el 85% en

humedad relativa del aire que sólo exceda el 85%. [1]

En la clase de servicio 2 el contenido de humedad medio en la mayoría de las coníferas

no excede el 20%. A este grupo pertenecen las estructuras que también están cubiertas

como en la clase de servicio 1 pero también pueden estar expuestas al medioambiente.

[1]

- Clase de servicio 3: la clase 3 se considera una clase que supera las temperaturas y el

contenido de humedad relativa de la clase de servicio 1 y 2.[1]

- Clase de uso 4: la clase de uso 4 significa que el elemento estructural está en contacto

con el suelo y está expuesto a un contenido de humedad que supera el 20%.

- Clase de uso 5: la clase de uso 5 considera que el elemento estructural está

permanentemente en contacto con agua salada. En estas circunstancias el contenido de

humedad de la madera es mayor que el 20%, permanentemente.

Para el caso de este trabajo se tiene que la clase de servicio de la madera será la clase 3, ya

que cada elemento estructural del puente estará expuesto al medioambiente y a los diferentes

cambios climáticos, para lo cual es un beneficio ya que se estará del lado del lado de la

seguridad.[1]

2.4. Durabilidad

2.4.1. Introducción

La durabilidad en una estructura de madera es una característica importante a la hora de

realizar el diseño, así pues, existe la durabilidad natural de la madera y depende de la

clasificación que se había mencionado en los apartados anteriores. Pero lo más habitual es

que la madera reciba tratamientos químicos para poder una buena durabilidad.[1]



Página | 17

En el caso de puentes de madera, el efecto de la precipitación, viento y radiación solar también

debe ser tomado en cuenta. El efecto del desgaste directo por precipitación o radiación solar

de los miembros de estructuras de madera pueden ser reducidos por medidas de prevención

constructivas, o usando madera con una durabilidad natural suficiente, o siendo tratados en

contra de ataques biológicos. [3]

Cuando no se pone en práctica el recubrimiento parcial o completo de los elementos

estructurales, la durabilidad se puede mejorar teniendo en cuenta una serie de medidas[6],

tales como:

- Elegir una geometría de la estructura que garantice la ventilación natural de todas las

piezas de madera.

- Se debe asegurar el contenido inicial del material y evitar que ingrese más humedad ya

que podría generar hinchamiento o reducciones en la sección.

- Evitar las fisuras o delaminaciones de la madera, especialmente en donde la fibra estaría

expuesta a la absorción directa del agua.

El riesgo de incrementar el contenido de humedad cerca al terreno, por ejemplo, debido a la

ventilación insuficiente para la vegetación entre la madera y el terreno[6], puede ser reducido

por una o más de las siguientes medidas:

- El uso de una distancia incrementada entre las partes de la madera y el nivel de terreno.

- Cubriendo el terreno y limitar la vegetación.

Cuando los miembros de la madera estructural están expuestos a la abrasión por el tráfico, la

profundidad usada en el diseño debería ser el mínimo permitido antes del reemplazo.[3]

2.4.2. Protección de la madera

Existe la probabilidad de que la madera al estar expuesta al medio ambiente se exponga a

ataques por agentes bióticos o abióticos, causando daños a la estructura y reduciendo su

comportamiento estructural. por lo tanto es necesario proteger la madera frente a estos

agentes a un nivel aceptable por la madera para que tampoco se vea perjudicado las

propiedades del material.[6]



Página | 18

- Protección frente a los agentes bióticos

Los elementos estructurales de madera deben estar protegidos de acuerdo con la clase de

uso a la que pertenecen. Se permite el empleo de madera con durabilidad natural suficiente

para la clase de uso prevista según lo establecido en el Documento básico de seguridad

estructural en madera.[1]

En la siguiente tabla se indica el tipo de protección exigidos en función de la clase de uso.

Figura 15. Nivel de penetración según la clase de uso [1]

La madera laminada encolada que se utilizará para el arco, tablero, viga longitudinal, viga

transversal y de arriostre, presentes en este trabajo, tendrán un nivel de protección NP2 de la

clase de uso 3.1, según la tabla 8 que indica un tratamiento total en todas las caras de la

madera con una penetración total en la abolladura.

La no protección de los elementos estructurales de madera puede llevar a la pérdida de las

propiedades de rigidez y resistencia.[1]

Los agentes bióticos que se menciona al principio de este apartado son los siguientes [7]:

Agentes bióticos

Los hongos, los insectos y los xilófagos marinos afectan la madera y sus productos derivados.

La oportunidad y la gravedad de sus ataques dependen en gran medida de las condiciones

de servicio a que se ven expuestos, es decir, el grado de exposición a la intemperie y el

régimen de humectación.[7]

Hongos cromógenos y mohos

Uso responsable de los productos madereros en elementos urbanos. Para el desarrollo de los

hongos es necesario un contenido de humedad de la madera superior al 20% en peso. Hongos



Página | 19

causantes del azulado y los mohos. Estos hongos presentan básicamente inconvenientes de

tipo estético. Pueden dañar los revestimientos decorativos y los protectores.[7]

hongos xilófagos

Esta categoría incluye los hongos de pudrición, aquellos que degradan la madera y

disminuyen de manera significativa sus propiedades físicas y mecánicas. Los ataques sólo se

producen si la madera está en contacto con agua líquida (agua corriente, condensaciones,

suelo muelle ...), cuando la temperatura está entre 5 ° C y 40 ° C y si hay presencia de oxígeno,

es decir, el frío pare el desarrollo, el calor seca en exceso el ambiente y necesitan ambientes

aerobios. Bajo el agua no se desarrollan; por eso la madera totalmente sumergida no se

pudre.[7]

Insectos

Animales invertebrados que tienen tres pares de patas y que en muchos casos han

desarrollado la habilidad de volar. Son extremadamente abundantes y pueblan todo el planeta.

Los insectos xilófagos no pueden atacar la madera si no pueden acceder físicamente o si al

ambiente donde está instalada no hay oxígeno, este hecho pasa esencialmente bajo el

agua.[7]

Moluscos y crustáceos

Xilófagos marinos es la denominación común que se aplica fundamentalmente a los

invertebrados, tales como Limnos sp., Teredo sp. y Pholadidae, entre otros. Requieren agua

con cierta salinidad y se desarrollan a la madera originando galerías y cavidades, Pueden

provocar daños de gran consideración en embarcaciones y estructuras fijas y flotantes.[7]

Vertebrado

Esencialmente pájaros carpinteros (Picidae), liebres y conejos (Leoporidae). Estos animales

no se alimentan de la madera, pero también pueden provocar daños de importancia en

estructuras, fachadas de madera, postes de líneas aéreas o ásperas. Los roedores muerden

la madera, mientras que los trepadores la perforan. En el caso de las aves, proteger la madera

en profundidad incluso con creosota no es una solución efectiva para evitar sus ataques.[7]

b) Protección de la madera laminada encolada.

Como se ha visto la madera laminada encolada está conformada por una serie de láminas de

madera aserrada, con lo cual cada una de ellas debe protegerse antes de ser encoladas y no



Página | 20

después de haber sido acabadas. Esto con el fin de que cada elemento sea protegido desde

su fabricación para evitar daños futuros. [1]

Para cada clase de uso que tiene la madera se tiene una diferente protección. Por ejemplo, si

la madera es de clase 2, se debe proteger después de las operaciones de acabado como son

el cepillado o los taladros.[1]

Para madera de clase de uso 3.1. se debe tratar con cobre en cada pieza terminada previo a

ser encolado.[1]

Para las maderas de mayor clase de uso como las clase 3.2 a 4, se debe proteger cada lámina

previo a su encolado y además se debe de comprobar que cada producto químico añadido

sea compatible y no altere las propiedades de la madera.[1]

3. Protección frente a agentes meteorológico

Para proteger frente a los agentes biológicos a la madera se tiene que tener en cuenta el

diseño constructivo y principalmente protegerlo de la causa de muchos daños que es la

humedad. Esta protección se da sobre todo si la madera corresponde a una clase de uso

superior a tres.[1]

En los elementos estructurales que están expuestos al medioambiente debe usar productos

que soporten los cambios de temperatura y que sean compatibles entre medio ambiente y

madera. Para ello el documento básico en seguridad estructural de la madera recomienda que

se deben emplear protecciones que sean superficiales sobre todo para no permitir que entre

el agua en la madera y así evitar la pudrición de está, pero que tampoco le lleguen altas

temperaturas puesto que se seca demasiado la madera y se reducen su sección lo cual no es

conveniente.También se recomienda el uso de pinturas y barnices para un posterior

mantenimiento.[1]

4. Protección contra la corrosión

Según el Diseño de estructuras de madera BS-EN 1995-1-1_E_2004 la posibilidad de tensión

por corrosión debe ser tomada en cuenta el cálculo de la resistencia a corrosión. Un ejemplo

de estructuras en condiciones especialmente corrosivas es un puente de madera, donde la

corrosión por deshielo no puede ser excluida. [1]

El efecto del tratamiento químico contra la corrosión de la madera o en madera con alto

contenido de ácido, se debe tener en cuenta sobre todo en las uniones estructurales y

sujetadores de metal del puente.[1]



Página | 21

En la tabla 9 se resumen la protección que debe tener cada elemento de fijación que esta en

contacto con la madera para evitar la corrosión y evitar la propagación a la madera según las

clases de servicio 1, 2 y 3.[1]

Figura 16. Protección mínima frente a la corrosión, o tipo de acero necesario[1]

Inspección visual

La inspección visual de los puentes de madera se basa en dos grupos de indicadores visuales.

El primer grupo incluye tres indicadores visuales de la presencia de descomposición: (a)

estructuras de fructificación de hongos características, (b) encogimiento anormal de la

superficie o caras hundidas, y (c) actividad de insectos. El segundo grupo de visual

indicadores se utiliza para identificar seis condiciones que conducen a la descomposición. Los

indicadores son[8]:

1. Humedad excesiva (evidenciada por marcas de agua o manchas).

2. Manchas de óxido en superficies de madera.

3. Crecimiento de vegetación en los miembros del puente.

4. Acumulación de tierra en cualquier superficie de madera, que pueden atrapar agua y

aumentar el riesgo de descomposición.

5. interfaces de juntas, sujetadores mecánicos, campo fabricación, y madera adyacente a

otra trampa de agua áreas de ping, que son sitios potenciales de hongos en

descomposición y crecimiento.



Página | 22

Finalmente, si se tiene un diseño detallado de la madera, ésta no necesitara de tratamientos

químicos, aunque generalmente se debe tratar para conseguir una mayor durabilidad solo

que en algunos caso se debe proteger demasiado a la madera y en otros casos no tanto,

todo va a depender de muchos factores como la clase de servicio a las que estarán sometidos

cada elemento estructural y si están expuestas o no al ambiente exterior.[8]

A pesar de lo mencionando anteriormente, la madera por sí sola ya es resistente al calor, a

la helada, a la corrosión y hasta la contaminación, con el único factor que debe de ser

controlado es con la humedad ya que podría alterar su tiempo de vida útil [8]

Para los elementos de diseño externos como por ejemplo en un puente, se tiene que tener en

cuenta la distancia entre el suelo y la madera para conseguir una larga duración de vida útil,

usando madera tratada con calor y de calidades con tratamientos especiales.[9]

2.5. Tipologías de puentes de madera

2.5.1. Puentes con sistema estructural de placas

Las estructuras de placas de madera son estructuras constituidas por elementos cuyo

comportamiento se basa en la conformación de placas. Estas poseen una restricción que es

la luz máxima que puede alcanzar, pero que combinadas con otro tipo de estructuras puede

llegar a abarcar luces mayores.[6]

Esta estructura se basa en la conformación de placas rígidas a través de piezas de madera,

aserradas o laminadas dispuestas de canto longitudinalmente una al lado de la otra. Para

garantizar la colaboración de todos los elementos entre sí se emplean barras de acero que

atraviesan transversalmente las piezas de madera y que luego son tensadas. Esta tecnología

es una de las más nuevas en la construcción de puentes de madera y tiene varias ventajas

sobre otros tipos de placas.[6]

La principal ventaja de las placas tensadas, en comparación con otras estructuras de placas

laminadas, es que no hay delaminación entre las láminas y tiene un comportamiento muy

seguro en caso de sobrecargas.[6]

Para el cálculo de esta placa se considera el comportamiento de vigas una al lado de la otra

en uno y otro sentido. El diseño tiene que asegurar tensiones admisibles de los materiales,

una rigidez suficiente, una deflexión limitada y evitar daños en la madera por una compresión

demasiada alta.[6]



Página | 23

2.5.2. Sistemas estructurales de barras

Son puentes cuya estructura principal se establece por piezas estructurales lineales o barras,

abarcando luces que varían de acuerdo al tipo estructural utilizado. Algunos ejemplos son:

Sistemas de vigas, Sistemas de arcos, etc.[6]

El comportamiento de este sistema estructural se basa en la transmisión de las cargas a través

de líneas o barras, es por eso que en este sistema se encuentran la mayoría de los sistemas

estructurales.

Este sistema estructural se clasifica en tipos estructurales establecidos y que pueden ser más

directamente aplicables a nuestra realidad y son los siguientes:

- Sistema de vigas

- Sistema apuntalado

- Sistema de puente atirantado

- Sistema de viga tensada

- Sistema de viga reticulada

- Sistema de puente arco

- Sistema de puente colgante

De estos siete sistemas estructurales se seleccionó solo el sistema de puente arco como

puente vehicular. Este tipo de puente abarca luces desde los 9 hasta los 45 m de luz.

2.5.3. Sistema en arco

El puente arco destaca por tener un gran proceso constructivo de gran importancia, además

que es un puente estético. El arco es una estructura que resiste por forma[10].En

Generalmente se utiliza la forma del arco triarticulado debido a que es más fácil de transportar

y que estructuralmente no presenta problemas en los cimientos, ya que el esfuerzo lateral es

mínimo y el esfuerzo horizontal es resistido por estos mismos.[6]

El arco normalmente es una parábola, un círculo o una línea sinusoidal. Estas se diferencian

en su relación entre la altura y luz, desde el punto de vista estático más que óptico.

El tablero del puente puede encontrarse en tres diferentes posiciones:

- Puente arco con tablero superior: El tablero protege parte de la estructura de arcos.

- Puente arco con tablero intermedio: La ventaja principal es que el tablero sirve como

arriostramiento entre los dos arcos evitando así el volcamiento de éstos.



Página | 24

- Arco con tablero inferior: En este caso la estructura queda expuesta a los efectos del

clima por lo que los arcos deben ser recubiertos en su totalidad. [6]



Página | 25

CAPÍTULO 3. ESTUDIO DE CASO REAL

3.1. Descripción del puente en estudio

La descripción de los elementos constructivos y del proceso de diseño se realiza tomando

como base un ejemplo real de un proyecto de un puente de vehículos. Se trata del puente

ubicado en Sant Andreu de la Vola, Cataluña, España; cuyas luces son de 32+2x45+33m.

Este puente fue inicialmente construido mediante empuje y en estructura metálica.

Figura 17. Puente de acero en estudio en Sant Andreu de la Vola, Cataluña

3.2. Alternativas para un puente de madera

Se exponen diferentes alternativas de puentes de madera y se realiza un breve análisis con

el fin de determinar cuál de todas es la más apropiada y sobre todo que se adapte a las

características del puente en San Andreu de la Vola.



Página | 26

La elección de una alternativa consistió básicamente en analizar las variaciones que se

producen en diferentes flechas del arco, manteniendo la luz de puente fija y viceversa, es

decir, manteniendo la flecha del arco fija y variar las luces del puente, de esta manera ir

probando los esfuerzos en el programa SAP2000, según las propiedades físico mecánicas y

ensayos al material (madera), se fue observando las limitaciones estructurales en cada caso

[5].

3.2.1. Alternativa 1. Puente arco con tablero superior

Es una tipología de puentes existentes en donde el tablero se apoya en el arco directamente

o mediante pilas intermedias, como se muestra en la figura 18.

Figura 18. Alternativa 1. Puente arco con tablero superior[5]

Este tipo de sistema de puentes tiene una ventaja en cuanto al número de arcos que se

pueden construir ya que no existe ninguna restricción, además la altura a la que se encuentra

permite que el tablero disminuya su espesor.[5]

En esta tipología de puente existe una fuerte solicitación horizontal a nivel de cimentación, es

por ello que se recomienda su construcción en terrenos de buena calidad porque de lo

contrario la cimentación tendría un elevado costo.[5]

3.2.2. Alternativa 2: Puente arco con tablero intermedio

La posición del tablero para este tipo de puentes es intermedia y se desarrolla dentro del arco,

lo cual se unen con tensores en el centro y pilares en sus extremos, según se muestra en la

siguiente figura:

Figura 19. Alternativa 2: puente arco con tablero intermedio.[5]

La principal ventaja de este modelo es que se pueden salvar mayores luces, ya que la unión

de la viga longitudinal con el arco se convierte en apoyos intermedios



Página | 27

3.2.3. Alternativa 3: Puente arco con tablero inferior.

Esta alternativa corresponde a un modelo que está constituido por un tablero inferior sostenido

mediante tensores, los cuales trabajan principalmente a esfuerzos axiles.

Figura 20. Alternativa 3. Puente Arco con tablero inferior[5]

Este modelo es una buena alternativa cuando el terreno en donde se va a construir es de mala

calidad, debido a que la solicitación en los apoyos es principalmente vertical, lo cual es

favorable con la cimentación y los estribos del puente resultando estos con dimensiones

menores. [5]

Una característica importante en esta tipología de puentes es que necesita arriostramiento

para mantener su estabilidad estructural, en este caso el arriostramiento solo puede

materializarse en la clave del arco. Esto restringe la altura mínima del puente, la que depende

de la altura máxima del tipo de vehículo para el cual se de diseñar el puente.

3.3. Condicionantes

3.3.1. Condicionantes geométricos

El ancho de la plataforma tiene un total de 12.80 metros, que se encuentran distribuidos de la

siguiente manera:

- Dos carriles (3,50 m, cada uno) 7,00 m

- Dos Arcenes (2,50 m, cada uno) 5,00 m

Además, se encontrarán los siguientes elementos que limitan las plataformas:

- Barreras o pretiles 0,50 m

El puente está ubicado en un valle que tiene mucha profundidad, por lo que algunas pilas

tienen grandes alturas y están separadas por luces importantes.



Página | 28

3.4. Alternativa seleccionada

Se optó por la modelación de puente arco con tablero inferior. Independientemente de la

alternativa elegida, una ventaja importante de este tipo de puentes la constituye la necesidad

de menor cantidad de madera en relación a la luz mayor abarcada, esto la hace ser una

solución más viable económicamente.[5]

3.5. Descripción de la solución adoptada

La estructura del puente se compone de Arcos con tablero inferior y péndolas que soportan el

tablero. Los arcos tienen una flecha de 8 metros y una luz de 39 metros, por lo tanto, se tiene

una relación f/L de 0.21. por cada arco se tienen 11 péndolas que están espaciadas cada 2.50

aproximadamente. Los materiales del arco y las vigas son de madera laminada encolada

homogénea y de las péndolas son barras de acero.

Figura 21. Puente arco con tablero inferior y péndolas con 4 luces de 39 metros.

3.6. Respuesta estructural

El comportamiento resistente en los puentes tipo arco principalmente se basan en el sistema

antifunicular de su geometría, frente a cargas verticales uniformes a lo largo de todo el tablero.

Para estos estados de carga, el arco queda sometido totalmente a compresión y con poca

flexión. Cuando, además, el puente es de tablero inferior tipo ¨bowstring´´, éste actúa como

tirante de tracción, uniendo los puntos de apoyo del arco y permitiendo que sólo se transmitan

cargas verticales a la cimentación.

Esta tipología se considera muy eficaz cuando las cimentaciones no pueden resistir fuerzas

horizontales importantes y su comportamiento es independiente de la forma de las péndolas,

verticales o inclinadas. Sin embargo, cuando las cargas se disponen longitudinalmente en la

mitad del tablero las flexiones que se generan ya no son solamente resistidas por el arco en

compresión ni el tablero a tracción, sino que aparecen flexiones en ambos elementos

estructurales.[11]



Página | 29

El arco deja de ser el antifunicular de la carga, y el traslado de la carga desde el tablero a los

apoyos se realiza por distintos mecanismos resistentes, en función de la vinculación arco-

tablero y de sus rigideces relativas a flexión.

Figura 22. Leyes de momentos flectores en un bowstring con péndolas verticales sometido

a sobrecargas asimétricas. [12]

La funcionalidad de este tipo de estructuras está sujeta a una adecuada relación de inercias

entre el arco y el tablero que determina la respuesta resistente del conjunto. Así, se pueden

encontrar puentes arco de tablero inferior con arcos flexibles con tablero rígidos y

viceversa.[12]

Péndolas

Las péndolas son elementos que unen el arco con el tablero inferior. Suelen ser biarticuladas

y comportarse fundamentalmente a tracción. En determinados puentes, péndolas rígidas

empotradas en el arco o en el tablero pueden excitar otros mecanismos resistentes. En el

caso de péndolas articuladas formadas por cables (o barras) es más interesante el

comportamiento como elemento de conexión arco-tablero que el comportamiento de la

péndola en sí.[13]

Péndolas articuladas

Las péndolas articuladas presentan anclajes extremos que permiten el giro. Cuentan con un

sistema que permite ser tesado mediante el uso de placas, roscas y tuercas cuando sea

necesario.[13]



Página | 30

Figura 23. Péndolas articuladas[13]

Figura 24. Anclaje de péndolas en el arco del puente [13]

Figura 25. Tipologías de anclajes de cables con extremos articulados [13]



Página | 31

Péndolas rígidas

Las péndolas rígidas se busca la colaboración resistente, principalmente a flexión, de las

péndolas a base de darles dimensiones comparables a las de los extremos que vinculan.[13]

Efecto estructural de la péndola rígida

Una péndola biarticulada transmite axiles en dirección de la barra.

Si se da rigidez a las péndolas en efecto estructural es distinto en función de los grados de

libertad que se empotran. [12]

- Si la péndola tiene rigidez a flexión transversal y está empotrada en un solo extremo,

aparece un torsor localizado en el extremo empotrado que provoca una reacción

perpendicular a la péndola en el extremo articulado.

- Si la péndola esta biempotrada transversalmente, la movilización de la rigidez a flexión

de la péndola provoca la aparición de dos torsores (en arco y tablero) localizados en sus

extremos.

- Si además las péndolas están empotradas en el plano longitudinal, el empotramiento

longitudinal es similar al de una viga Vierendel, donde los montantes son las péndolas

rígidas, el cordón superior es el arco y el inferior el tablero.[13]

Separación entre péndolas

Es un aspecto fundamental separar las péndolas a la hora de determinar la geometría de un

arco con tablero superior. Si la separación entre las péndolas es mayor significa que la

distancia entre las vigas transversales el mayor también y que se verá sometido a mayores

esfuerzos de flexión.[14]

Para este trabajo, inicialmente se tenían 7 péndolas espaciadas cada 5 metros

aproximadamente, pero basándonos en el análisis del programa SAP2000, y en la deformada

del tablero con un límite de L/400, se determinó que se tendrían que aumentar el número de

péndolas, quedando finalmente con 11 péndolas de 60mm de diámetro espaciadas cada 2.85

metros.

Vigas transversales

Las vigas longitudinales que componen el tablero se encuentran unidas entre sí por 11 vigas

transversales de 12.80 metros de longitud además de dos riostras iniciales también de 12.80

metros de longitud. La sección tipo del elemento viga transversal es maciza rectangular de

0.30x0.55 m. en madera.



Página | 32

CAPÍTULO 4. PUENTE DE MADERA

4.1. Geometría de la estructura

Previo al diseño se debe definir la geometría básica de la estructura de arco cuyos elementos

constituyentes principales son: Arco y vigas longitudinales de madera laminada encolada

homogénea (definición en apartado 1.3), tirantes de acero de 60 mm de diámetro, vigas

transversales de madera laminada encolada homogénea para soporte del tablero y en arco

para minimizar el movimiento en el arco debido a viento. Finalmente, vigas de arriostramiento

para las vigas transversales.

Figura 26. Secciones transversales de los elementos estructurales en cm.

El puente consta de cuatro arcos simétricos con tablero inferior cuya luz (L) es de 39 metros,

y la longitud total del puente es de 156 metros. La flecha (f) es de 8 metros, lo que implica una

relación Flecha/Luz de 0.21.

El arco será triarticulado y el material es de madera laminada encolada homogénea GL36h

(apartado 2.2.2), tiene un canto de 100 centímetros, un ancho de sección constante de 70

centímetros. El tablero inferior tiene un ancho de 12.80 metros, las cuáles están conformadas

por cuatro placas de madera laminada encolada de secciones 2.20x0.20x39 m. y dos placas

de madera laminada de sección 2.00x0.20x39 m. Las péndolas son de acero cuya dimensión

es de 60mm de diámetro, por cada arco se tienen 11 péndolas las cuáles sostienen al tablero.

Consta de 3 pilares internos y dos estribos en los cuáles se apoya el arco y las vigas

longitudinales.



Página | 33

Figura 27. Geometría del puente de madera en metros.

Figura 28. Vista en 3D del Puente Arco en Madera

El tablero será sostenido por elementos transversales los que serán soportados por medio del

arco de madera laminada a través de perfiles de acero que cumplirán la función de tensores

los que serán articulados en sus extremo superior e inferior a la viga transversal.

Cabe destacar que el empotramiento perfecto entre elementos de madera es difícil de

materializar, siendo esta una razón del tipo constructivo que se suma a las de tipo estructural

que reafirma la decisión de uniones articuladas para los arcos.

Otra de las razones por las que se utiliza un arco triarticulado es que estructuralmente no

presenta problemas en los cimientos, ya que es esfuerzo lateral es mínimo y el esfuerzo

horizontal es absorbido por estos mismos.[5]; es decir, que las articulaciones en los arranques

del arco absorben las fuerzas verticales y horizontales sin flexión alguna y la articulación en

clave hace que el sistema inicialmente hiperestático sea isostático. Las vigas unidas mediante

articulaciones solamente trabajan a esfuerzo axil, los momentos son nulos.[15]

4.2. Modelo estructural

Se ha modelado el puente de madera en tres dimensiones con el uso del programa de cálculo

SAP2000 v.14. definiendo los materiales y las secciones mencionadas anteriormente.

Para el modelo se ha considerado elementos tipo frame en todos los elementos estructurales,

es decir que, son elementos tipo barra, a los que se les puede asociar una sección con

material, indicando qué punto de la sección coincide con la directriz de la barra, a efectos de

inercia. Consta de dos nodos (inicial y final).



Página | 34

Modelo en 3D



Página | 35

4.3. Materiales

Los materiales empleados en el modelo estructural, que se plantean en el puente tienen las

siguientes características:

- Madera laminada encolcada homogénea de clase GL36h, para viga longitudinal, arco,

vigas transversales y de amarre cuyo módulo de elasticidad se muestra en la tabla 4 del

apartado 2.3. 2.a. Las unidades del módulo de elasticidad fueron cambiadas para insertar

en el programa SAP, el cual se muestra a continuación:

𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑑𝑒𝑟𝑎 𝑙𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑑𝑎 𝑒𝑛𝑐𝑜𝑙𝑎𝑑𝑎 ℎ𝑜𝑚𝑜𝑔é𝑛𝑒𝑎 = 14.7 𝑥106 𝑘𝑁/𝑚2

- Barras de acero macizo de 60 mm de diámetro, para tirantes o péndolas, cuyo valor del

módulo de elasticidad se encuentra a continuación:

𝑀ó𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 = 210 𝑥106 𝑘𝑁/𝑚2

Los materiales mencionados, se asignan a cada una de las secciones creadas en el programa

SAP2000, considerando sus características.

4.4. Acciones a considerar

Las acciones son aquellas fuerzas que interna o externamente afectan a la estructura y

producen una serie de esfuerzos en la misma.

4.4.1. Acciones permanentes

Son aquellas que van a actuar durante toda la vida útil de la estructura. Se clasifican en dos:

de valor constante y de valor no constante.

1. Acciones permanentes de valor constante (G)

Se producen por el peso de los distintos elementos que componen el puente. Se considera

únicamente el peso propio de la estructura y la carga muerta. Su valor característico depende

del peso específico del material, y de las dimensiones del elemento. Multiplicando el espesor

de los elementos por el peso específico se obtienen las cargas.

Peso propio (g1)

Esta acción es la que corresponde al peso de los elementos estructurales y su valor

característico podrá deducirse en función de las dimensiones de sección de cada elemento y

su peso específico.

Carga muerta (g2)

Son las debidas a los elementos no estructurales que gravitan sobre los estructurales, tales

como: pavimento de calzada y aceras, elementos de contención, dotaciones viales y de la

propia estructura, conductos de servicios, etc.



Página | 36

1. Acciones permanentes de valor NO constante (G*)

La fuerza del pretensado varía debido a las características de los materiales, disminuyendo a

lo largo de tiempo.

4.4.2. Acciones variables

1. Sobrecarga de uso

a.1) División de la plataforma en carriles virtuales

Para aplicar la instrucción IAP-11, es necesaria la consideración de carriles virtuales a lo

ancho del tablero, mediante el siguiente criterio:

Figura 29. Definición de los carriles virtuales[16]

Debido a que el tablero tiene un ancho de 12.80 metros y teniendo un carril virtual de 3 metros

de anchura, por lo tanto:

𝑛 = 𝑒𝑛𝑡 (12.80

3) = 4.26 ≅ 4 𝑐𝑎𝑟𝑟𝑖𝑙𝑒𝑠 𝑣𝑖𝑟𝑡𝑢𝑎𝑙𝑒𝑠

12.80 − 3 ∗ 4 = 0.8𝑚

Por lo que el área remanente tendrá una anchura de 0.8 metros

Figura 30. Ejemplo genérico de la distribución de los carriles. [16]



Página | 37

a.2) Cargas verticales

- Cargas verticales debidas al tráfico de vehículos

Existen dos tipos de acciones a considerar, mostradas en la siguiente tabla:

Figura 31. Valor característico de la sobrecarga de uso. [16]

Los cuales se distribuyen del siguiente modo a lo largo y ancho del tablero:

Figura 32. Distribución de vehículos pesados y sobrecarga uniforme. [16]

Las cargas referentes al vehículo pesado se encontrarán centradas en los carriles

correspondientes, en aquella posición que resulte más desfavorable. Cada vehículo pesado

estará constituido por dos ejes separados 1,20 metros entre sí, las ruedas del mismo eje

estarán separadas trasversalmente 2,00 metros, considerándose el peso en cada rueda como

una carga puntual de 0,5 Qik.

Además, la sobrecarga uniforme se extenderá longitudinal y transversalmente por carriles y

área remanente, en aquellas zonas en las que su efecto se considere desfavorable.



Página | 38

- Cargas verticales en zonas de uso peatonal

En las zonas de uso peatonal de los puentes (aceras), se supondrá aplicada una sobrecarga

uniforme de 5 kN/m2 en las zonas más desfavorables, longitudinal y transversalmente, para

el efecto en estudio. [1]

a.3) Fuerzas horizontales

- Frenado y arranque

El frenado, arranque o cambio de velocidad producirá en el tablero una fuerza horizontal

uniformemente distribuida en la dirección longitudinal del puente, aplicada a nivel de la

superficie de rodadura.

𝑄𝑙𝑘 = 0.6 ∗ 2 ∗ 𝑄1𝑘 + 0.1 ∗ 𝑞1𝑘 ∗ 𝑤1 ∗ 𝐿

Donde:

𝑄𝑙𝑘 es la carga vertical de un eje correspondiente al vehículo pesado del carril 1, siendo

300 kN.

𝑞1𝑘 es la carga uniformemente distribuida en el carril 1, equivale a 9 kN/m2

𝑤1 es la anchura del carril 1, cuyo valor es de 3 m.

L es la longitud entre juntas del tablero, en caso de no haberlas se considera la longitud total

del puente; por tanto, L = 156 m. y reemplazamos

𝑄𝑙𝑘 = 0.6 ∗ 2 ∗ 300 + 0.1 ∗ 9 ∗ 3 ∗ 156 = 781.2 𝑘𝑁

Sin embargo, el valor está limitado entre 180 y 900 kN, siendo, por tanto:

𝑄𝑙𝑘 = 781.2 𝑘𝑁

a.4) Fuerzas transversales

Al ser un puente de alineación recta no se producirán fuerzas de este tipo.

4.4.3. Viento

Según el Eurocódigo 1: Acciones en estructuras. Parte 1-4: Acciones generales. Acciones del

viento, incluye un capítulo para la estimación del efecto del viento en puentes. Es de aplicación

en puentes con canto constante y para unas secciones transversales determinadas. Estas

secciones incluyen los tableros soportados por vigas alma llena con diferentes secciones y

los puentes formados por dos vigas de celosía con tablero superior o inferior. No es aplicable

a puentes en arco, puentes con tablero suspendido por cables, puentes cubiertos, puentes

móviles y puentes con tableros significativamente curvos o con múltiples curvaturas en el

tablero.



Página | 39

El planteamiento de la instrucción IAP es muy similar al del Eurocódigo. El efecto del viento

se asimila, en general, a una carga estática. En aquellos casos en los que la acción del viento

pueda originar fenómenos vibratorios importantes como, por ejemplo, estructuras muy

flexibles, tales como puentes o pasarelas con algún vano de luz superior a 200 m o 100 m,

respectivamente, puentes colgantes o atirantados.

1. Velocidad básica del viento

Se obtiene a partir de la velocidad básica del viento, mediante la siguiente expresión:

𝑉𝑏 = 𝐶𝑑𝑖𝑟𝐶𝑠𝑒𝑎𝑠𝑜𝑛𝑉𝑏,0

Donde:

𝑉𝑏 velocidad básica del viento para un periodo de retorno de 50 años (m/s)

𝐶𝑑𝑖𝑟 factor direccional del viento que, a falta de estudios más precisos, puede

tomarse igual a 1.0

𝐶𝑠𝑒𝑎𝑠𝑜𝑛 factor estacional del viento que, a falta de estudios más precisos, puede

tomarse igual a 1,0

𝑉𝑏,0 velocidad básica fundamental del viento (m/s), según el mapa de isotacas de

la IAP-11.



Página | 40

Figura 33. Mapa de isotacas para la obtención de la velocidad básica fundamental del

viento 𝑉𝑏,0. [16]

La obra está emplazada en Sant Andreu de la Vola, Barcelona que según el mapa se

encuentra en una zona C por lo que se considerará la velocidad de viento básica igual a Vbo=

29 m/s. Por lo tanto, la velocidad básica del viento para un T=50 años es 29 m/s.

Figura 34. Periodo de retorno para situaciones transitorias. [16]

Para otro periodo de retorno diferente, la fórmula a emplear es:

𝑉𝑏(𝑇) = 29 𝑚/𝑠

2. Empuje del viento

El empuje producido por el viento se calcula por separado para cada elemento del puente. El

empuje sobre cualquier elemento de la estructura se calcula mediante la expresión:

𝐹𝑤 = [1

2𝜌𝑉𝑏

2(𝑇)] 𝐶𝑒(𝑧)𝐶𝑓𝐴𝑟𝑒𝑓

Donde:

𝐹𝑤 empuje horizontal del viento (N)

1

2𝜌𝑉𝑏

2(𝑇) presión de la velocidad básica del viento 𝑞0(N/m2)

𝜌 densidad del aire, que se tomará igual a 1,25 kg/m3

𝑉𝑏(𝑇) velocidad básica del viento (m/s) para un periodo de retorno T.

𝐶𝑓 coeficiente de fuerza del elemento considerado (Tabla 16)

𝐶𝑒(𝑧) coeficiente de exposición en función de la altura z calculada según la siguiente

fórmula.

𝐶𝑒(𝑧) = 𝑘𝑟2 [𝐶𝑒

2𝑙𝑛2 (

𝑧

𝑧0) + 𝑘𝑟𝐶𝑒𝑙𝑛 (

𝑧

𝑧0)] 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑧 ≥ 𝑧0



Página | 41

Obteniendo 𝑘𝑟, 𝑧0 y 𝑧𝑚𝑖𝑛 de la tabla 13 de la instrucción, en función del entorno.

Figura 35. Coeficientes según el tipo de entorno. [16]

Al estar el puente situado en un entorno tipo III (zona suburbana, forestal o industrial con

objetos aislados como árboles, construcciones, etc., con una separación máxima de 20 veces

la altura de los obstáculos), los valores que se adoptan son:

- 𝑘𝑟= 0.216, Z0= 0.30 m y Zmin = 5 m.

- Z es la altura del tablero sobre el fondo del valle, 25.56 m.

- 𝐶0 es el factor de topografía, que al estar en un valle que produce encauzamiento del

viento, se toma un valor de 1.1.

- 𝑘𝑙 es el factor de turbulencia, cuyo valor es 1,0.

Por lo tanto, el valor de 𝐶𝑒(𝑧) = 2.71

- Cf,z es el coeficiente de fuerza en la dirección vertical Z, tomando un valor de +-0.9.

- Aref,z es el área en planta del tablero, en m2. Sus dimensiones son 156*0,95 = 148.20

m2

- La densidad del aire se considera 1.25 kg/m3

3. Dirección de viento

El viento se considerará en tres direcciones. En general, la acción del viento en las direcciones

horizontales transversal (perpendicular al eje del tablero) y longitudinal (paralelo al eje del

tablero) no es concomitante. La componente vertical del viento se considerará concomitante

únicamente con la dirección transversal.



Página | 42

Empuje horizontal del viento en el tablero

Se distinguen dos tipos de empujes horizontales sobre el tablero: transversal (en el eje X) y

longitudinal (en el eje Y).

- Empuje transversal

El empuje transversal por viento se da en la viga longitudinal que sostiene al tablero, en el

tablero de madera laminada encolada tensada, en las péndolas y en el arco del puente, en un

área de referencia Aref que es la longitud total del puente multiplicada por una altura

equivalente heq que va desde la viga longitudinal hasta la sección total del arco.

ℎ𝑒𝑞 = 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑜 𝑣𝑖𝑔𝑎 𝑙𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑𝑖𝑛𝑎𝑙 + 𝐹𝑙𝑒𝑐ℎ𝑎 +𝑐𝑎𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑟𝑐𝑜

2= 0.95 + 8 + 0.475 = 9.425 𝑚

Por lo tanto, el área de referencia Aref = 156*9.425 = 1,470.3 m2

El coeficiente de fuerza en esta situación se calcula:

𝑓𝑓,𝑥 = 2,5 − 0,3(𝐵 ℎ𝑒𝑞)⁄

Donde:

𝐵 anchura total del tablero (m)

ℎ𝑒𝑞 anchura equivalente (m) obtenida considerando, además del propio tablero, la altura

de cualquier elemento no estructural que sea totalmente opaco frente al viento o, si se

tiene en cuenta la presencia de la sobrecarga de uso, la altura de ésta, en caso de ser

mas desfavorable.

𝑐𝑓,𝑥 = 2.5 − 0.3 ∗ (12.80

9.425) = 2.09

En cualquier caso, el coeficiente 𝑐𝑓,𝑥está limitado a:

1,3 ≤ 𝑐𝑓,𝑥 ≤ 2,4

Por lo tanto, cumple con la condición

El empuje del viento transversal se calcula:

𝐹𝑤 = [1

2𝜌𝑉𝑏

2(𝑇)] 𝐶𝑒(𝑧)𝐶𝑓𝐴𝑟𝑒𝑓

𝐹𝑤, 𝑥 = (1

2∗ 1.25 ∗ 292) ∗ 2.71 ∗ 0.9 ∗ 156 ∗ 12.80 = 2,559.9 𝑘𝑁

Como se aplicará sobre el área expuesta, se calcula la distribuida:

𝐹𝑤,𝑥 =2,559.9

1,470.3= 1.74 𝑘𝑁/𝑚2



Página | 43

- Empuje longitudinal

El empuje longitudinal, paralelo al eje del tablero será una fracción del empuje transversal,

producido por un coeficiente reductor.

La fracción del empuje transversal considerada es de un 25% al ser un tablero con elementos

sólidos.

El coeficiente reductor tiene la siguiente expresión:

1 − [7

𝑐𝑒𝑙𝑛 (𝑧𝑧0

) + 7] ∅[𝐿 𝐿(𝑧)⁄ ]

Donde:

𝑐𝑒 factor de topografía

∅[𝐿 𝐿(𝑧)⁄ ] = 0,230 + 0,182 𝑙𝑛[𝐿 𝐿(𝑧)⁄ ]

Siendo: 0 ≤ ∅[𝐿 𝐿(𝑧)⁄ ] ≤ 1

𝐿 longitud sobre la cual actúa el empuje longitudinal (m). se tomará igual a la

longitud total del puente.

𝐿(𝑧) longitud integral de la turbulencia (m) definida por:

𝐿(𝑧) = {

300(𝑍𝑚𝑖𝑛 200)⁄ 𝛼 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑧 < 𝑧𝑚𝑖𝑛

300(𝑍 200)⁄ 𝛼 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑧𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑧 ≤ 200 300 𝑝𝑎𝑟𝑎 𝑧 > 200

𝑍 altura del puente de aplicación del empuje de viento respecto del terreno o de

la cota mínima del nivel de agua bajo el puente (m)

𝑧0, 𝑧𝑚𝑖𝑛 Coeficientes definidos en la tabla 13.

𝛼 coeficiente definido en la tabla 14.

Figura 36. Coeficiente según tipo de entorno. [16]



Página | 44

L(z) es la longitud de la turbulencia, calculada para el caso de 𝑧𝑚𝑖𝑛 ≤ 𝑧 ≤ 200, siendo Z =

25.56 m.

𝐿(𝑧) = 300 ∗ (𝑧

200)𝛼 = 300 ∗ (

25.56

200)0.61 = 85.53 𝑚

El coeficiente reductor por tanto obtiene el siguiente valor:

1 − [7

1,1 ∗ ln (25.560,30 ) + 7

] ∗ 0.33938 = 0.8

Finalmente, el empuje longitudinal se calcula a continuación:

𝐹𝑤, 𝑦 = 2,559.9 ∗ 0.25 ∗ 0.8 = 511.98 𝑘𝑁

𝐹𝑤, 𝑦 =511.98

156 ∗ 12.80= 0.26 𝑘𝑁/𝑚2

Empuje transversal del viento sobre péndolas

El empuje sobre los elementos que sustentan el tablero se calcula a partir de un nuevo

coeficiente de exposición ce(z), su área de referencia Aref y del coeficiente de fuerza Cf que

depende de la sección de cada elemento, y obtenido de la tabla 15.

Figura 37. Coeficiente de fuerza 𝐶𝑓 para las secciones más habituales. [16]



Página | 45

Figura 38. Empuje transversal del viento en péndolas

Elemento

estructural B h B/h 𝑪𝒇 𝑪𝒆(𝒛) 𝑽𝒃, 𝒘 𝑨𝒓𝒆𝒇 𝑭𝒚, 𝒘 𝑭𝒚, 𝒘

Péndolas 0,42 3,83 0,11 1,20 2,71 29 3,36 0,32 0,09

Empuje del viento sobre el arco

En el arco solamente se considerará el viento transversal.

Figura 39. Empuje transversal del viento en arco

Elemento

estructural B h B/h 𝑪𝒇 𝑪𝒆(𝒛) 𝑽𝒃, 𝒘 𝑨𝒓𝒆𝒇 𝑭𝒚, 𝒘 𝑭𝒚, 𝒘

Arco 0,40 0,95 0,42 2,2 2,71 29 41,08 7,10 0,17

Efectos aeroelásticos

La acción del viento se asimilará a una carga estática equivalente. Además, según la

instrucción, para un puente de estas características no es necesario considerar los efectos

aeroelásticos definidos en el apartado 4.2.9, dado que la luz (entendida como distancia

horizontal entre ejes de apoyo) es inferior a 80 m.



Página | 46

4.4.4. Acción térmica

No es preciso considerar el efecto de la temperatura en los elementos estructurales de

madera. Sin embargo, hay que tenerlos en cuenta en otros materiales que pueden formar

parte de la estructura como el acero y el hormigón. Por ejemplo, el efecto del aumento de la

temperatura en una estructura mixta con barras de madera y de acero (normalmente tirantes)

origina generalmente una pérdida de tensión en los tirantes metálicos y un aumento de las

tensiones en las piezas de madera y unos desplazamientos añadidos. [6]

4.4.5. Acciones accidentales (A)

1. Impactos contra sistemas de contención en vehículos

El impacto de un vehículo contra el sistema de contención se asimilará a una carga estática

compuesta por una fuerza horizontal transversal y un momento de eje longitudinal

concomitantes, aplicados en la zona de conexión entre el elemento de contención y la

estructura.

Se tomará para esta acción el valor nominal de las fuerzas y momentos máximos, que facilitará

a estos efectos el fabricante del sistema de contención, determinados mediante cálculos o

ensayos específicos, de acuerdo a la normativa correspondiente. [1]

- Si el sistema de contención actúa absorbiendo energía por deformación plástica

(sistemas deformables), se supondrá actuando una fuerza puntual de 45 kN aplicada a

0,6 m sobre la superficie del pavimento, perpendicularmente al elemento considerado.

- Si el sistema de contención no absorbe energía por deformación plástica propia (sistemas

rígidos), se supondrá actuando una fuerza puntual de 200 kN, aplicada

perpendicularmente al elemento considerado y a una altura igual a la altura útil del mismo.

Esta fuerza se podrá suponer repartida uniformemente, en la base de la barrera de

seguridad, en un ancho de 3 m.

- Simultáneamente se considerará, en todos los casos, una fuerza puntual horizontal de 30

kN, aplicada longitudinalmente a nivel de la superficie del pavimento. [2]



Página | 47

4.5. Combinación de las acciones

4.5.1. Factores de seguridad

Figura 40. Factores de seguridad en Estado Límite Último. [16]

ACCIÓN EFECTO

Favorable Desfavorable

Permanente de

valor constante

(G)

Peso propio 1,35 1,35

Carga muerta 1,35 1,35

Variable (Q) Sobrecarga de uso 1,5 1,35

Viento 1.5 1.5

Figura 41. Factores de seguridad en Estado Límite de Servicio. [16]

ACCIÓN EFECTO

Favorable Desfavorable

Permanente de valor

constante (G)

Peso propio 1 1

Carga muerta 1 1

Variable (Q)

Sobrecarga de uso 0 1

Sobrecarga de

construcción 0 1

Viento 0 1

Figura 42. Factores de simultaneidad. [16]

Acciones Factores de simultaneidad

Ψ0 Ψ1 Ψ2

Sobrecarga de

uso

Cargas

verticales

Vehículos pesados 0,75 0,75 0

Sobrecarga uniforme 0,4 0,4 0

Carga en aceras 0,4 0,4 0

Viento Fwk En situación persistente 0,6 0,2 0

En construcción 0,8 0 0

Sobrecargas de

construcción Qc 1,0 0 1,0



Página | 48

4.5.2. Combinación en estado límite último (ELU)

Se ha realizado la comprobación únicamente en situación persistente o transitoria, la cual se

ha hecho de acuerdo a la siguiente expresión (combinación fundamental):

1. Situación persistente o transitoria

∑ 𝛾𝐺,𝑗𝐺𝑘,𝑗 + ∑ 𝛾𝐺,𝑚

𝑚≥1

𝐺𝑘,𝑚∗ + 𝛾𝑄,1𝑄𝑘,1 + ∑ 𝛾𝐺,𝑖

𝑖>1

Ψ0,𝑖𝐺𝑘,𝑖

𝑗≥1

Donde:

𝐺𝑘,𝑗 es el valor característico de la acción permanente (peso propio + carga muerta)

𝐺𝑘,𝑚∗ es el valor característico de la acción permanente de valor no constante, de la

cual no disponemos.

𝑄𝑘,1 es el valor característico de la acción variable dominante.

Se han realizado tantas combinaciones como sea necesario, considerando en cada una de

ellas, una de las acciones variables como dominante y el resto como concomitantes. Así pues,

se tienen las siguientes combinaciones:

𝐸𝐿𝑈1 = 1.35 ∗ (𝑃𝑃 + 𝐶𝑀) + 1.5 ∗ (2𝑄𝑖𝑘 + 𝑞𝑖𝑘) + 1.5 ∗ 0.8 ∗ (𝐹𝑤𝑥 + 𝐹𝑤𝑦)

𝐸𝐿𝑈2 = 1.35 ∗ (𝑃𝑃 + 𝐶𝑀) + 1.5 ∗ (𝐹𝑤𝑥 + 𝐹𝑤𝑦) + 1.5 ∗ (0.75 ∗ 2𝑄𝑖𝑘 + 0.4 ∗ 𝑞𝑖𝑘)

Donde:

PP Peso propio (Dead)

CM Carga muerta

2𝑄𝑖𝑘 Vehículo pesado (300 KN)

𝑞𝑖𝑘 Sobrecarga Uniforme (9KN/m2)

Siendo la acción variable dominante, para cada caso, la sobrecarga uniforme y el vehículo

pesado, el viento, respectivamente.

4.5.3. Combinación en estado límite de servicio (ELS)

En este caso se va a verificar la Combinación frecuente, cuya expresión es la siguiente:

∑ 𝛾𝐺,𝑗𝐺𝑘,𝑗 + ∑ 𝛾𝐺,𝑚

𝑚≥1

𝐺𝑘,𝑚∗ + 𝛾𝑄,1Ψ1,1𝑄𝑘,1 + ∑ 𝛾𝐺,𝑖

𝑖>1

Ψ2,𝑖𝐺𝑘,𝑖

𝑗≥1

Por lo que las combinaciones que obtendremos son:

𝐸𝐿𝑆1 = 1.0 ∗ (𝑃𝑃 + 𝐶𝑀) + 1.0 ∗ (0.75 ∗ 2𝑄𝑖𝑘 + 0.4 ∗ 𝑞𝑖𝑘) + 1.0 ∗ 0 ∗ (𝐹𝑤𝑥 + 𝐹𝑤𝑦)



Página | 49

𝐸𝐿𝑆2 = 1.0 ∗ (𝑃𝑃 + 𝐶𝑀) + +1.0 ∗ 0.2 ∗ (𝐹𝑤𝑥 + 𝐹𝑤𝑦) + 1.0 ∗ (0 ∗ 2𝑄𝑖𝑘 + 0 ∗ 𝑞𝑖𝑘)

La sobrecarga puntual del tráfico pesado se dispone en cuatro puntos diferentes,

considerándose para cada caso la ubicación más desfavorable.

4.6. Comprobaciones

4.6.1. Estado límite último (ELU)

En el caso de piezas de sección constante, el cálculo ha tensiones se puede hacer según las

fórmulas clásicas de Resistencia de Materiales, salvo en las zonas en las que exista un cambio

brusco de sección o, en general, un cambio brusco del estado tensional.

1. Flexión simple

𝜎𝑚,𝑑 ≤ 𝑓𝑚,𝑑 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (4.1)

Siendo:

𝜎𝑚,𝑑 tensión de cálculo a flexión

𝑓𝑚,𝑑 resistencia de cálculo a flexión.

4. Cortante

Para solicitaciones a cortante con una de las componentes paralela a la dirección de la fibra,

y para solicitaciones de cortante con ambas componentes perpendiculares a la dirección de

la fibra, debe cumplirse la siguiente condición:

𝜏𝑑 ≤ 𝑓𝑣,𝑑 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (4.2)

Siendo:

𝜏𝑑 tensión de cálculo a cortante

𝑓𝑣,𝑑 resistencia de cálculo a cortante (corte paralelo o rodadura). La resistencia a cortante

por rodadura podrá considerarse igual al doble de la resistencia a tracción perpendicular

a la fibra.



Página | 50

Figura 43. Tensiones de cortadura. a) corte paralelo. b) rodadura [1]

5. Sistema resistente

La resistencia a flexión y a cortante de una placa laminada debe ser calculada como:

𝑓𝑚,𝑑,𝑑𝑒𝑐𝑘 = 𝑘𝑠𝑦𝑠. 𝑓𝑚,𝑑,𝑙𝑎𝑚 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (4.3)

𝑓𝑣,𝑑,𝑑𝑒𝑐𝑘 = 𝑘𝑠𝑦𝑠. 𝑓𝑣,𝑑,𝑙𝑎𝑚 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (4.4)

Donde:

𝑓𝑚,𝑑,𝑙𝑎𝑚 es la resistencia a flexión de diseño de las laminaciones

𝑓𝑣,𝑑,𝑙𝑎𝑚 es la resistencia a cortante de diseño de las laminaciones

𝑘𝑠𝑦𝑠 es el factor de resistencia del sistema (figura 7), debiendo ser usada la línea 1.

𝑛 =𝑏𝑒𝑓

𝑏𝑙𝑎𝑚 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (4.5)

Siendo:

𝑏𝑒𝑓 es el ancho efectivo

𝑏𝑙𝑎𝑚 es el ancho de las laminaciones

El ancho efectivo puede ser determinado mediante un método simplificado que indica la norma

de diseño de estructuras de madera – parte 2: Puentes (EN 1995_2_E_2004). Este método

dice que la placa laminada puede ser reemplazada por una o varias vigas en la dirección de

la laminación con el ancho efectivo 𝑏𝑒𝑓, calculado de la siguiente manera:

𝑏𝑒𝑓 = 𝑏𝑤,𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 + 𝛼 𝐸𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 (4.6)

Donde:

𝑏𝑤,𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 debe ser calculado según la ecuación

𝛼 debe ser tomado de acuerdo a la tabla

Figura 44. Coeficiente 𝛼 en metros para la determinación del ancho efectivo de la viga. [17]



Página | 51

Sistema de placa de cubierta 𝜶

Placa de cubierta laminada con clavos 0,1

Laminas tensadas o láminas encoladas 0,3

Madera laminada transversalmente 0,5

Estructura de placas compuestas por

madera/hormigón

0,6

Figura 45. Ejemplo de la distribución de momentos a flexión en la placa para la

determinación del ancho efectivo. [17]

4.6.2. Estado límite de servicio (ELS)

1. Valores límite para la deflexión

Para llevar a cabo esta verificación se supondrá las condiciones de carga más desfavorable

tanto para los tableros de madera tensada como para las vigas transversales que sostendrán

a estos tableros.

El rango de valores límite para deflexiones debido a solo cargas de tráfico, para vigas, placas

o armaduras con tramos 𝐿 es dado en la siguiente tabla. El Eurocódigo 5 para puentes de

madera recomienda los valores que están delineados.

Figura 46. Valores límite para deflexiones en vigas, placas y armaduras. [17]

Acción Rango de valores límite

Cargas de tráfico característico L/400 - L/500

Cargas de tráfico bajas y cargas peatonales L/200 - L/400



Página | 52

Donde L es la distancia entre puntos de inflexión de la deformada para la hipótesis de carga

considerada.

CAPÍTULO 5. RESULTADOS

En el presente capítulo se presenta los resultados de los análisis del comportamiento de la

estructura frente a las acciones mencionadas en el capítulo 4, utilizando los materiales de

madera laminada encolada para el arco, viga longitudinal y péndolas de acero.

5.1. Combinación en ELU

Se realizó la combinación persistente o transitoria que fue descrita en el apartado 4.5.2.a

𝐸𝐿𝑈1 = 1.35 ∗ (𝑃𝑃 + 𝐶𝑀) + 1.5 ∗ (2𝑄𝑖𝑘 + 𝑞𝑖𝑘) + 1.5 ∗ 0.8 ∗ (𝐹𝑤𝑥 + 𝐹𝑤𝑦)

Carga muerta (CM)

El valor de la carga muerta se detalla en el anejo A.2.

Vehículo pesado (𝟐𝑸𝒊𝒌)

Se realizaron 4 asignaciones de la carga de vehículo pesado (2𝑄𝑖𝑘- 1, 2𝑄𝑖𝑘- 2, 2𝑄𝑖𝑘- 3, 2𝑄𝑖𝑘-

4), como se muestra en la figura 22, para facilidad de las combinaciones que se verán más

adelante. El valor de la carga de 1000 kN se detalla en el anejo A.2.



Página | 53

Figura 47. Carga de vehículo pesado (2𝑄𝑖𝑘) en el centro luz de la viga longitudinal

Sobrecarga uniforme (𝒒𝒊𝒌)

De la misma manera que el vehículo pesado, se elaboró 4 asignaciones de carga (𝑞𝑖𝑘- 1, 𝑞𝑖𝑘-

2, 𝑞𝑖𝑘- 3, 𝑞𝑖𝑘- 4), como se muestra en la figura 23, con la finalidad de combinar diferentes

casos, los cuales se verán más adelante. El valor de la carga de 35.5 kN/m2 se detalla en el

anejo A.2.

Figura 48. Sobrecarga uniforme (𝒒𝒊𝒌) en cada tramo del arco



Página | 54

Fuerza de viento (𝑭𝒘𝒚)

El valor de la fuerza de viento transversal está determinado según las tablas 17 y 18 del

apartado 4.4.3, para arco y péndolas respectivamente, que fueron asignadas a las secciones

en el programa SAP como se muestran en la figura 24.

Figura 49. Fuerza de viento transversal (𝐹𝑤𝑦) en arco y péndolas

Casos de carga

Para lograr una adecuada combinación se definió casos de carga en los que se combinan la

sobrecarga uniforme y el vehículo pesado aplicado en diferentes tramos de la viga longitudinal

como se muestra en la figura 25. En total se obtuvieron 7 posibles situaciones de carga en las

que se podría estar cargado el puente durante su tiempo de servicio, las cuáles se muestran

a continuación:

Caso 1

Como se puede observar, el factor

parcial de seguridad es 1 tanto

para el vehículo pesado y para la

sobrecarga uniforme, según la

fórmula de ELU1.



Página | 55

Figura 50. Caso de carga 1

Caso 2



Página | 56


Caso 3


Caso 4



Página | 57


Caso 5




Página | 58

Caso 6


Caso 7



Página | 59


Combinaciones ELU

Después de haber definido todos los posibles casos de carga anteriores, se define finalmente

la combinación de ELU1 en situación persistente o transitoria mencionado al inicio de este

capítulo, con los coeficientes parciales de seguridad respectivos. A continuación, se muestran

7 combinaciones en ELU1 ya que se generan una combinación por cada caso.

ELU-1



Página | 60

ELU-2

ELU-3

ELU-4

Figura 57. Combinación ELU-1






Página | 61

ELU-5

ELU-6

ELU-7






Página | 62

Resultado de esfuerzos para ELU-1

Fuerza axial

Figura 64. Fuerzas axiles en Arco, Péndolas y tablero en ELU-1



Página | 63

Fuerza cortante

Figura 65. Fuerza cortante en Arco y Tablero en ELU-1



Página | 64

Momentos

Figura 66. Diagrama de momento en Arco y Tablero para ELU-1



Página | 65

Resultados de esfuerzos para ELU-1-2-3-4-5-6-7

De la misma manera que se ha demostrado los resultados en ELU-1, se resume en la tabla

23 todos los esfuerzos máximos generados por el programa SAP2000, para cada caso

especificado anteriormente.

Figura 67. Valores de los esfuerzos para las combinaciones en ELU1.

ELU1 Fuerza Axial (kN) Cortante (kN) Momento (kN.m)

Arco Tablero Péndolas Arco Tablero Arco Tablero

ELU-1 -5123,11 +3995,08 +574,55 495,63 869,04 1341,19 2056,04

ELU-2 -5132,01 +4000,25 +566,55 497,79 854,79 1341,16 2056,04

ELU-3 -5206,57 +4039,45 +615,44 506,40 873,55 1378,20 2127,42

ELU-4 -5130,41 +4038,58 +615,49 493,03 857,01 1318,70 2124,40

ELU-5 -5172,37 +4036,53 +616,57 499,25 856,64 1273,75 1995,03

ELU-6 -3725,84 +2912,97 +422,08 361,25 645,49 990,65 1481,29

ELU-7 -3872,29 +3000,77 +482,26 375,50 651,88 1035,59 1611,33

Como se puede observar en la tabla 23, los esfuerzos en ELU-2 y ELU-3 por simetría son

similares, y es lo mismo con ELU-1 y ELU-2.

En la gráfica 1 se tiene una gráfica donde se muestran los resultados de los esfuerzos de cada

elemento estructural para todas las combinaciones en ELU1.

Gráfica 1. Resultados comparativos de la combinación ELU1

El Arco tiene un mayor comportamiento a compresión axial en el ELU-2-3-4-5, el cual se

aprecian en las figuras 32,33,34,35 y 36, lo mismo pasa con el tablero que se comporta a

tracción en los mismo estados límite que el arco y las péndolas. En el caso de la cortante se

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000


Fuerza Axial (kN) Cortante (kN) Momento (kN.m)

Resultados comparativos de la combinación ELU1

ELU-1 ELU-2 ELU-3 ELU-4 ELU-5 ELU-6 ELU-7



Página | 66

puede apreciar que el tablero es el que tiene un mayor comportamiento frente al arco cuando

se tienen situaciones de carga en dos tramos consecutivos como son en ELU-3-4-5. El

momento flector en el tablero también es más importante que en el arco.

Combinaciones ELU 2

A continuación, se realiza la segunda combinación en estado límite último, ELU2, en donde la

variable concomitante son las cargas variables frente al viento como variable dominante. En

esta combinación solo se presentará las gráficas de lo que se ha definido en SAP2000

siguiendo el mismo procedimiento de la primera combinación ELU1; luego se muestran los

resultados obtenidos mediante gráficas comparativas.

𝑬𝑳𝑼𝟐 = 𝟏. 𝟑𝟓 ∗ (𝑷𝑷 + 𝑪𝑴) + 𝟏. 𝟓 ∗ (𝑭𝒘𝒙 + 𝑭𝒘𝒚) + 𝟏. 𝟓 ∗ (𝟎. 𝟕𝟓 ∗ 𝟐𝑸𝒊𝒌 + 𝟎. 𝟒 ∗ 𝒒𝒊𝒌)

Se definen nuevos casos de carga, con las mismas situaciones de carga presentadas en las

figuras 25-31, pero con diferente factor de seguridad que se requiere para esta segunda

combinación ELU2.



Página | 67

Después de haber definido todos los posibles casos de carga anteriores, se define finalmente

la combinación de ELU2 en situación persistente o transitoria mencionado al inicio de este

capítulo, con los coeficientes parciales de seguridad respectivos. A continuación, se muestran

7 combinaciones en ELU2 ya que se generan una combinación por cada caso.



Página | 68

Resultado de esfuerzos para ELU-1-1, 2-1, 3-1, 4-1, 5-1, 6-1, 7-1

De la misma manera que se ha demostrado los resultados en ELU-1, se resume en la tabla

24 todos los esfuerzos máximos generados por el programa SAP2000, para cada caso

especificado anteriormente.

Figura 68. Valores de los esfuerzos para las combinaciones en ELU2.

ELU2 Fuerza Axial (kN) Cortante (kN) Momento (kN.m)


ELU-1-1 -3743,84 +2921,76 +423,49 371,53 646,29 999,16 1539,77

ELU-2-1 -3737,28 +2923,09 +423,51 371,55 646,32 999,14 1539,78

ELU-3-1 -3802,64 +2953,29 +451,37 360,24 649,62 1023,96 1588,91

ELU-4-1 -3802,74 +2952,08 +451,43 372,19 649,45 1023,93 1588,91

ELU-5-1 -3802,46 +2951,56 +542,56 367,68 637,41 966,39 1494,48

ELU-6-1 -3725,84 +2913,97 +422,06 365,99 645,46 993,60 1517,01

ELU-7-1 -1391,58 +1077,84 +206,81 176,52 366,61 558,25 965,03

Gráfica 2. Resultados comparativos de la combinación ELU2

Cómo se puede observar en la gráfica 2, el arco es el que mayor trabaja a esfuerzo axil en la

mayoria de las combinaciones, menos en la última combinación ELU-7-1 (figura 38), en donde

es esfuerzo axil baja, pero sigue siendo el elemento estructural resistente que predomina

sobre los otros elementos que componen el puente de madera. El comportamiento del tablero

es a tracción como debe ser y tambien produce el mayor momento flector.

Tambien se puede entender en la gráfica que el menor esfuerzo que tienen los elementos

estructurales que componen el puente es cuando estan en una situación completamente

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000


Fuerza Axial (kN) Cortante (kN) Momento (kN.m)

Resultados comparativos de la combinación ELU2

ELU-1-1 ELU-2-1 ELU-3-1 ELU-4-1 ELU-5-1 ELU-6-1 ELU-7-1



Página | 69

cargados (ELU-7-1) el cual viene a ser una situación favorable, mientras que en las otras

situaciones de carga es cuando el puente genera mayores esfuerzos.

Envolvente ELU

A continuación se muestran los resultados de la envolvente de los dos estados límite último

anteriormente mostrados.

Resultado de envolvente entre ELU1 y ELU2

Figura 69. Resultado de envolvente entre ELU 1 y ELU 2.

ENV-ELU Fuerza Axial (kN) Cortante (kN) Momento (kN.m)


Máximo -5297,21 +4101,78 +656,02 -509,89 -875,75 +1396,08 +2159,99

Mínimo -1854,44 +1431,51 +201,86 -127,02 -102,83 +215,81 +202,38



Página | 70

Axial

Figura 70. Valores de axil máximo y mínimo de la envolvente en ELU

Se puede apreciar que el arco trabaja a compresión (valores negativos) mientras que,

el tablero y la péndola trabajan a tracción (valores positivos)

ARCO



Página | 71

Cortante

Figura 71. Valores máximo y mínimo de la envolvente en ELU a cortante

TABLERO ARCO



Página | 72

Momento

Figura 72. Valores de momentos máximo y mínimo de la envolvente en ELU

TABLERO ARCO



Página | 73

5.2. Comprobación ELS

Deflexión en vigas y arco

Figura 73. Valores de la deformación del arco y del tablero



Página | 74

Figura 74. Vista en 3D de la deformada del puente

El valor más exigente para la flecha es de L/400 (apartado 4.6.2.a), donde L es la luz del puente. Los vanos intermedios tienen una luz de 39

metros, por lo tanto, la flecha máxima en la viga longitudinal está limitada a 97,5 mm y la flecha máxima es de 50,4 mm (Figura 46).



Página | 75

5.3. Dimensionamiento de viga de madera

El dimensionamiento de la viga se realizó basado en la norma DBSE-M, el esquema

estructural las vigas de madera es muy sencillo, simplemente se trabajan como vigas

biapoyadas o articuladas e interesa más analizar las condiciones del material y el

dimensionamiento de la sección a los distintos estados límite en momento, cortante y

flecha.

5.3.1. Vigas transversales del tablero

Datos:

Clase: Madera GL36h

Propiedades:

𝑓𝑚,𝑔,𝑘 = 36 𝑁 𝑚𝑚2⁄ , Resistencia a flexión característica (tabla 4)

𝑓𝑣,𝑔,𝑘 = 4.3 𝑁 𝑚𝑚2⁄ , Resistencia a cortante característica (tabla 4)

𝐸0,𝑔,𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 = 14.7 𝐾𝑁 𝑚𝑚2⁄ , Módulo de elasticidad paralelo medio (tabla 4)

Factor de seguridad del material:

𝛾𝑀 = 1.25 , para madera laminada encolada (tabla 6)

Factor de modificación:

𝑘𝑚𝑜𝑑 = 0.80, Para madera laminada encolad, con una clase de servicio 3 y una duración

de la carga media (tabla 7)

a. Resistencias de cálculo (ver ecuación 2.2)

𝑓𝑚,𝑑 = 𝑘𝑚𝑜𝑑𝑓𝑚,𝑔,𝑘

𝛾𝑀= 0.80 ∗

36

1.25= 23.04 𝑁 𝑚𝑚2⁄ , resistencia a flexión de cálculo (5.1)

𝑓𝑣,𝑑 = 𝑘𝑚𝑜𝑑𝑓𝑣,𝑔,𝑘

𝛾𝑀= 0.80 ∗

4.3

1.25= 2.75 𝑁 𝑚𝑚2⁄ , resistencia a cortante de cálculo (5.1)

b. ELU flexión simple (ver ecuación 4.1)

𝜎𝑚,𝑑 ≤ 𝑓𝑚,𝑑 , 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝜎𝑚,𝑑 = 𝑀𝑚ax

𝑊∗ 𝛾𝑄

𝑀𝑚ax = 2159.99 𝑘𝑁. 𝑚 , momento máximo en ELU (figura 45)

𝑊 ≥𝑀𝑚ax ∗ 𝛾𝑄

𝑓𝑚,𝑑=

2159.99 ∗ 102 ∗ 1.5

23.0410

= 140.624 𝑐𝑚3 ≅ 0.1406 𝑚3



Página | 76

𝑊 =𝐼

ℎ/2, 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝐼 𝑒𝑠 𝑖𝑛𝑒𝑟𝑐𝑖𝑎 𝑦 ℎ 𝑒𝑙 𝑐𝑎𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑠𝑒𝑐𝑐𝑖ó𝑛

Considerando una sección de 𝑏 = 0.55 𝑚 𝑦 ℎ = 0.95 𝑚 la inercia es 𝐼 = 0.039296 𝑚4 y 𝑊 =

0.082729 𝑚3. Como el módulo resistente para esta sección es menor que el módulo

resistente necesario, se tiene que aumentar la sección.

Considerando una sección de 𝑏 = 0.80 𝑚 𝑦 ℎ = 1.10 𝑚 la inercia es 𝐼 = 0.088733𝑚4 y 𝑊 =

0.161 𝑚3. El módulo resistente para esta sección es mayor que el módulo resistente

necesario, por lo tanto, la sección elegida cumple a flexión simple.

𝜎𝑚,𝑑 =2159.99

0.161∗ 1.5 = 20124.1 𝐾𝑁 𝑚2⁄ ≅ 20.12 𝑁 𝑚𝑚2⁄

𝜎𝑚,𝑑 ≤ 𝑓𝑚,𝑑

20.12 𝑁 𝑚𝑚2⁄ ≤ 23.04 𝑁 𝑚𝑚2⁄

La relación entra ambos módulos resistentes es: 0.140

0.161∗ 100 = 86%, lo que quiere decir que

la viga transversal trabaja en un 86% su capacidad resistente de la sección.

c. ELU cortante (ver ecuación 4.2)

𝜏𝑑 ≤ 𝑓𝑣,𝑑 , 𝑑𝑜𝑛𝑑𝑒 𝜏𝑑 = 𝑉𝑚ax

𝐴∗ 𝛾𝑄

𝑉𝑚ax = 875.75 𝑘𝑁 , cortante máximo en ELU (figura 44)

𝐴 = 0.80 ∗ 1.10 = 0.88 𝑚2, area de la sección elegia.

𝜏𝑑 = 875.75

0.88∗ 1.5 = 1492.6 𝐾𝑁 𝑚2⁄ ≅ 1,49 𝑁 𝑚𝑚2⁄ ,

Por lo tanto, se debe cumplir que:

𝜏𝑑 ≤ 𝑓𝑣,𝑑

1,49 𝑁 𝑚𝑚2⁄ , ≤ 2.75 𝑁 𝑚𝑚2 ⁄

La relación entra ambos cortantes es: 1.49

2.75∗ 100 = 54.18%, lo que quiere decir que la viga

transversal trabaja en un 54% su capacidad resistente de la sección.



Página | 77

5.3.2. Verificación de esfuerzos a tracción en vigas longitudinales

Resistencia a tracción de cálculo

𝑓𝑡,𝑑 = 𝑘𝑚𝑜𝑑𝑓𝑡,𝑔,𝑘

𝛾𝑀= 0.80 ∗

26

1.25= 16.64 𝑁 𝑚𝑚2⁄ , resistencia a tracción de cálculo (5.1)

Se debe cumplir que:

𝜎𝑡,𝑑 ≤ 𝑓𝑡,𝑑

𝜎𝑡,𝑑 =4101.766 𝑘𝑁

0.8𝑥1.10= 9322.2 𝑘𝑁𝑚2 ≅ 93.22 𝑁/𝑚𝑚2

93.22 N/mm2 ≤ 16.64 N/mm2 … … … … … No cumple

Por lo tanto, se tiene que cambiar a las vigas longitudinales por elementos de acero.

La secciónes sobre T son las más adecuada.

a. Dimensionamiento y diseño

S235

E=1 (coeficiente de Euler)

Fy= 235 N/mm2

a.1. ELU-Axil:

Ned = 4101.776 kN (esfuerzo a tracción de la viga longitudinal del tablero)

Se tiene que comprobar que: 𝑁𝐸𝑑 ≤ 𝑁𝑐,𝑅𝑑

𝑁𝑐,𝑅𝑑 =𝐴. 𝐹𝑦

𝛾𝑀0

𝐴 ≥𝑁𝐸𝑑 . 𝛾𝑀0

𝐹𝑦

𝐴 ≥4102 ∗ 103 ∗ 1

235 ∗ 102

𝐴 ≥ 174.55 𝑐𝑚2

Probamos con un perfil HEB 360, con un área total de A=180.6 cm2

a.2. Resistencia a flexión:

Med = 2160 kN.m (esfuerzo a tracción de la viga longitudinal del tablero)



Página | 78

Se tiene que comprobar que: 𝑀𝐸𝑑 ≤ 𝑀𝑐,𝑅𝑑

𝑀𝑐,𝑅𝑑 =𝑊𝑝𝑙 ∗ 𝐹𝑦

𝛾𝑀0

𝑀𝑐,𝑅𝑑 =2683.2 ∗ 235

1

𝑀𝑐,𝑅𝑑 = 630.552 𝑘𝑁. 𝑚

Se debe cumplir que;

2160 𝑘𝑁. 𝑚 ≤ 630.552 𝑘𝑁. 𝑚 … … … . . 𝑁𝑜 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒!

Por lo tanto, se cambiará de perfil a un HEB 600, cuya área de es de 270 cm2 y 𝑊𝑝𝑙𝑦 =

6425.4 𝑐𝑚3 y además se cambiará a resistencia del acero a fy=355 N/mm2.

Con estas características se comprueba nuevamente a flexión.

𝑀𝑐,𝑅𝑑 =6425.4 ∗ 355

1

𝑀𝑐,𝑅𝑑 = 2281.02 𝑘𝑁. 𝑚

2160 𝑘𝑁. 𝑚 ≤ 2281.02 𝑘𝑁. 𝑚 … … … . . 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒!

a.3. ELU cortante:

Ved = 875.753 kN

Se tiene que comprobar que: 𝑉𝐸𝑑 ≤ 𝑉𝑐,𝑅𝑑

𝑉𝑝𝑙,𝑅𝑑 =𝐴𝑣(𝐹𝑦/√3)

𝛾𝑀0

El área a cortante del perfil HEB 600 es: Av = 110.82 cm2

𝑉𝑝𝑙,𝑅𝑑 =110.82(355/√3)

1

𝑉𝑝𝑙,𝑅𝑑 = 2271.36 𝑘𝑁


875.753 𝑘𝑁 ≤ 2,271.36 𝑘𝑁 … … . . 𝐶𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒!



Página | 79

a.4. Perfil sometido a tracción - flexión:

𝜎𝑑 =𝑁𝑑

𝐴+

𝑀𝑑

𝑊≤ 𝑓𝑦𝑑 = 355 𝑀𝑝𝑎

𝑁𝑑 = 4102 𝑘𝑁

𝑀𝑑 = 2160 𝑘𝑁. 𝑚

Suponiendo el perfil HEM 600:

𝑊𝑒𝑙 = 5702 𝑐𝑚3

𝑊𝑝𝑙 = 6425 𝑐𝑚3

𝐴 = 270 𝑐𝑚2

𝐴𝑣 = 110.82 𝑐𝑚2

𝜎𝑑 =4102

270/10000+

2160

6425/106= 151.9 𝑀𝑝𝑎 + 336.2 𝑀𝑝𝑎 = 488 𝑀𝑝𝑎

𝜎𝑑 ≤ 𝑓𝑦𝑑

488 𝑀𝑝𝑎 ≤ 355 𝑀𝑝𝑎 … … 𝑛𝑜 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒!

Se prueba con otro perfil: HEB 850

𝐴 = 334.2 𝑐𝑚2

𝑊𝑒𝑙 = 8980 𝑐𝑚3

𝐴𝑣 = 800 ∗ 17.5 = 140 𝑐𝑚2

𝜎𝑑 =4102

334.2/10000+

2160

8980/106= 122.7 𝑀𝑝𝑎 + 240.53 𝑀𝑝𝑎 = 363.23 𝑀𝑝𝑎


363 𝑀𝑝𝑎 ≤ 355 𝑀𝑝𝑎 … … 𝑛𝑜 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒!

Se prueba con otro perfil: HEB 1000

𝐴 = 400 𝑐𝑚2

𝑊𝑒𝑙 = 12890 𝑐𝑚3

𝐴𝑣 = 1000 ∗ 19 = 190 𝑐𝑚2

𝜎𝑑 =4102

400/10000+

2160

12890/106= 102.55 𝑀𝑝𝑎 + 167.57 𝑀𝑝𝑎 = 270.12 𝑀𝑝𝑎


270.12 𝑀𝑝𝑎 ≤ 355 𝑀𝑝𝑎 … … 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒!



Página | 80

a.4. Iteracción flexión - cortante:

Criterio de Von Mises

𝜎𝑐𝑜 = √𝜎2 + 3. 𝜏2 ≤ 𝑓𝑦𝑑

𝜏 =𝑉𝑑

𝐴𝑣=

0.876

190= 46 𝑀𝑝𝑎

𝜎𝑐𝑜 = √270.22 + 3 ∗ 462 ≤ 𝑓𝑦𝑑

𝜎𝑐𝑜 = 281.70 𝑀𝑝𝑎 ≤ 𝑓𝑦𝑑 = 355 𝑀𝑝𝑎 … … … 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒!

Por lo tanto, el dimensionamiento de la viga longitudinal del tablero corresponde a un perfil

HEB 1000.

5.3.3. Verificación de las dimensiones del Arco

Ned = 5297.207 kN

Propiedades:

𝑓𝑐,𝑔,𝑘 = 31 𝑁 𝑚𝑚2⁄ , Resistencia a compresión característica (tabla 4)

Factor de seguridad del material:

𝛾𝑀 = 1.25 , para madera laminada encolada (tabla 6)

Factor de modificación:

𝑘𝑚𝑜𝑑 = 0.80, Para madera laminada encolada, con una clase de servicio 3 y una duración

de la carga media (tabla 7)

a. Resistencias de cálculo (ver ecuación 2.2)

𝑓𝑡,𝑑 = 𝑘𝑚𝑜𝑑𝑓𝑚,𝑔,𝑘

𝛾𝑀= 0.80 ∗

31

1.25= 1984 𝑘𝑁 , resistencia a compresión de cálculo (5.1)


𝜎𝑐,𝑑 ≤ 𝑓𝑐,𝑑

5297 kN ≤ 1984 𝑘𝑁 … … … . 𝑁𝑜 𝑐𝑢𝑚𝑝𝑙𝑒

Por lo tanto se tiene que dimensionar la sección del arco:

𝜎𝑐,𝑑 = 𝑃

𝐴=

5297 𝑘𝑁

𝐴≤ 1984 𝑘𝑁 → 𝐴 ≥ 2.66 𝑚2, por lo tanto la sección del arco puede ser

de 1.5 x 1.8 m como mínimo con un área total de A= 2.7 cm2



Página | 81

5.3.4. Verificación de las dimensiones de las péndolas

La tracción de las péndolas tiene un valor de 656 kN, como se muestra en la siguiente

figura

Figura 75.Esfuerzo máximo a tracción de la péndola

Diámetro de la péndola se consideró de 60 mm

𝜎𝑐,𝑑 = 656 𝑘𝑁

0.002827 𝑚2= 232013 𝑘𝑁/𝑚2



Página | 82

CAPÍTULO 6. EMISIONES DE CO2

6.1. Introducción

El cambio climático se ha convertido en uno de los principales problemas ambientales del

planeta, muchos países europeos aun ven al cambio climático como la mayor amenaza

para su población. España es uno de los países que tiene mucho por hacer en cuanto al

uso de la energía, en ese sentido, las acciones para optimizar los consumos energéticos

son un paso necesario y esencial para empezar a mitigar las emisiones de gases efecto

invernadero (GEI).[18]

Para que un producto se desarrolle de manera sostenible se debe implicar en la toma de

medidas concretas, coherentes y comprometidas que sean eficientes en procesos

productivos, en hábitos empresariales y por supuesto personales con el fin de ser partícipes

de la responsabilidad ambiental.[7]

La huella de carbono de una empresa o producto describe la cantidad total de emisiones

de GEI causadas directa o indirectamente por su actividad. Su cálculo es el primer paso

hacia el compromiso y responsabilidad ambiental de las empresas, el siguiente paso

vendría a ser las medidas para reducir las mismas[9].Esto es muy importante ya que nos

genera un beneficio ambiental frente al cambio climático.

En este capítulo se intentará dar un enfoque ambiental a la utilización de la madera como

materia prima principal de un proyecto de puentes desde el punto de vista sostenible

utilizando indicadores como la huella de carbono.

6.2. La madera y la reducción de CO2

Hay dos maneras de reducir el CO2 de la atmósfera: la primera es reduciendo las

emisiones de CO2 y la segunda es almacenando CO2; lo que se reduce son las fuentes

de carbono y lo que se aumenta son los llamados sumideros de carbono y para hacer eso

la madera tiene una única capacidad de hacer ambas cosas[9].

Reducir las fuentes de carbono

Minimización del uso de energía

la madera es el único material de construcción que requiere tan poca energía para su

producción. Por la fotosíntesis, los árboles pueden absorber el CO2 presente en el aire y

combinarlo con agua obtenida del suelo para producir la madera.[9]



Página | 83

Figura 76. El efecto de la fotosíntesis en el crecimiento de los arboles[9]

Sustitución por otros materiales

El proceso de transformación de la madera no es solamente eficaz desde el punto de vista

energético, que proporciona una baja emisión de huella de carbono, sino que también la

madera puede ser sustituido por otros materiales como el acero, aluminio, hormigón o

plásticos los cuáles si requieren grandes cantidades de energía en su elaboración.

Cada metro cúbico de madera usado como sustituto de otros materiales de construcción,

reduce las emisiones de CO2 a la atmósfera en una media de 1,1 t de CO2. Si se añade a

este valor las 0,9 t de CO2 almacenadas en la madera, cada metro cúbico de madera

ahorra un total de 2 t de CO2. [9]

6.2.1. Aumento de los sumideros de carbono

El ciclo del carbono

El carbono se encuentra presente mayormente en la atmósfera. Este carbono se

intercambia continuamente con los diferentes fuentes y sumideros de carbono en un

proceso llamado el ciclo del carbono, lo que comúnmente se conoce como sumideros de

dióxido de carbono. Es decir; que son capaces de absorber el CO2 y por lo tanto reducir la

concentración en la atmósfera.



Página | 84

Figura 77. Equilibrio Global del carbono[9]

Bosques como sumideros de carbono

Se estima que la totalidad del carbono almacenado en los bosques europeos es de 9,552

millones de t C, con un aumento anual de 115,83 millones de t C. [9]

Los bosques son los sumideros de carbono más eficientes en estado natural. Existen

árboles jóvenes que absorben más CO2 que los árboles maduros y cuando estos mueren

devuelven el almacenamiento de CO2 a la atmósfera, mientras que la mayor parte del CO2

de los árboles cortados en un bosque gestionado sigue almacenada durante toda su vida

útil.

Figura 78. Reserva de carbono en la biomasa de madera en los bosques europeos[9]



Página | 85

6.3. Emisiones de CO2 en madera estructural

La madera procede de bosques donde se realiza una gestión sostenible que están

acreditadas y constantemente controladas internacionalmente que favorecen la

supervivencia de los bosques y sumideros naturales de CO2. Los árboles más jóvenes

absorben más CO2 que los maduros, los cuáles finalmente se mueren y se pudren,

devolviendo su almacenamiento de CO2 a la atmósfera, mientras que la mayor parte del

CO2 de los árboles cortados en un bosque gestionado sigue almacenada a lo largo de la

vida útil del producto de madera más resultante.[19]

6.4. Los productos de madera y su papel en el almacenamiento de CO2

Los productos de madera juegan un papel importante en la mejora de la eficacia de los

sumideros forestales; es decir, que extiende el periodo en el que el CO2 atrapado en los

bosques se mantiene fuera de la atmósfera. Este almacenamiento de los productos de

madera ayuda a la reducción de gases del efecto invernadero. Por ejemplo, en un metro

cúbico de madera se pueden tener almacenadas 0.9 t de CO2 y se podrían quedar dentro

de la madera sin ser liberadas en el tiempo inicial en que la madera se somete a procesos

de reutilización e inclusive todavía en el reciclaje. [9]

De manera general, el tiempo que permanezca el CO2 almacenado en la madera ayuda a

reducir el CO2 en la atmósfera, de esta manera el uso de la madera es efectivos para

reducir el cambio climático.

6.5. Huella de carbono

La huella de carbono en el proceso de transformación de la madera es menor en

comparación con otros materiales como son el acero o el hormigón. Esto se debe a que se

requiere de menos energía. La madera es un material natural, renovable, reciclable y

reutilizable que sigue absorbiendo y almacenando el CO2 de la atmósfera incluso después

de haberse construido un puente, por lo tanto, se podría decir que la madera tiene la virtud

de aunar ambas capacidades.[19]

Figura 79. Consumo de energía y emisiones de CO2 aproximadas de una estructura. [19]



Página | 86

En cálculo de la huella de carbono surge del análisis de ciclo de vida, que consiste en un

sistema de entradas y salidas, conocido como inventarios, que incluye materiales,

procesos, transporte, energía, uso y un escenario de disposición final de desechos, con su

respectivo tratamiento. El total de las emisiones generada en cada categoría se divide por

la unidad de producto.

Figura 80. Diagrama de cálculo de emisiones para el análisis de ciclo de vida.[9]

6.6. Caso de puente arco de madera laminada encolada

Para determinar las emisiones de CO2 del puente de madera, se tiene que identificar la

materia prima utilizada y las fuentes de emisión asociadas a todas las etapas del proceso:

ℎ𝑢𝑒𝑙𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟𝑏𝑜𝑛𝑜 = (𝐴𝑐𝑡𝑖𝑣𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑜 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜) 𝑥 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑒𝑚𝑖𝑠𝑖ó𝑛

6.6.1. Emisiones generadas por el transporte

Factor de emisión: gasolina de 2708 kgCO2/l

Actividad: un avión utiliza aproximadamente 4 litros por cada segundo,

considerando 40 horas de vuelo, se tiene 144000 segundos, por lo tanto, se

consumen 576000 litros de gasolina

𝑒𝑚𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑔𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑝𝑜𝑟𝑡𝑒 = 576000 𝑥 2708 = 1559808000 𝑘𝑔𝐶𝑂2

6.6.2. Emisiones generadas consumo eléctrico

Factor de emisión: gas natural 48.20 GJ/t, 1 GJ = 277.78 Kwh, entonces se tiene

13389 KWh

Actividad: 1 m3 de madera emite 0.9 t de CO2, en el proyecto existe 692.974 m3

de madera por lo que se tiene 623.677 t que es lo mismo 623677000 kg. de

CO2/Kwh

𝑒𝑚𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑜 𝑒𝑙é𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑜 = 623677000 𝑥 277.78 = 173245000000 𝑘𝑔 𝑑𝑒𝐶𝑂2

6.6.3. Emisiones generadas la madera



Página | 87

Factor de emisión: la madera absorbe 9000kg de Co2/m3

Actividad: En el proyecto existe 692.974 m3

𝑒𝑚𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑟 𝑙𝑎 𝑚𝑎𝑑𝑒𝑟𝑎 = 692.974 𝑥 9000 = 6236770 𝑘𝑔 𝑑𝑒𝐶𝑂2

Figura 81. Resumen de las emisiones de C02 de cada material

Emisiones (kg de CO2 eq) Madera Acero

Transporte 1559808000 2339712000

Consumo eléctrico 1,73245E+11 2,59868E+11

Madera 6236770 3118385

Total 1,74811E+11 2,6221E+11

Gráfica 3. Emisiones en kg de CO2 de la madera y el acero.

Un estudio francés compara las vigas para la construcción de madera con las de hormigón,

acero y aluminio ilustrando claramente la diferencia entre la madera neutral en CO2

(absorbente) y sus alternativas productoras de CO2.[9]

Figura 82. Comparativa entre vigas de madera con otros materiales[9]

Beneficios de la construcción en madera

1,74811E+11

2,6221E+11

Madera Acero

Emis

ion

es

(Kg

de

CO

2 e

q)

Materiales estructurales

Emisiones de CO2



Página | 88

La construcción con madera se caracteriza típicamente por una combinación de diferentes

materiales en múltiples capas que trabajan de forma conjunta como un solo sistema para

proporcionar unas óptimas propiedades de estabilidad, aislamiento térmico, acústico y de

humedad, seguridad contra el fuego y conservación de la madera

‘’la construcción con madera forma parte de la construcción energéticamente eficiente del

futuro. La madera es sostenible, neutral en CO2 y un aislante altamente eficaz, creando

unas excelentes condiciones de vida. Una ventaja específica de la madera es su capacidad

para reducir el uso de la energía. Si consideramos la creciente importancia de los métodos

de construcción energéticamente eficientes, la construcción en madera tendrá un papel

cada vez más importante en el futuro.’’[9]

CAPITULO 7. PRESUPUESTO

7.1. Introducción

La evaluación del presupuesto se realizó basándose en las mediciones de la

superestructura del puente de madera, considerando las partidas principales que

finalmente se agruparon en tres: Arco, tablero y elementos auxiliares. Los costos de la

madera laminada encolada fueron actualizados y facilitados por la empresa Moelven,

mientras que los otros precios son referenciales según estudios de proyectos reales y

fueron obtenidos de las siguientes fuentes [20],[21],[22] y [23].

El presupuesto de la superestructura mixta de acero y hormigón se desarrolló teniendo en

cuenta las medidas reales del puente y los cuáles de muestran en el plano 3, para este

caso se determinó también el presupuesto a nivel de superestructura para poder comparar

con los precios en madera; es decir en Arco, tablero y elementos auxiliares.

En ninguno de los dos presupuestos se ha considerado partidas más pequeñas ni de

infraestructura ya que para este trabajo se limitó desde un principio el material de madera

en la superestructura, y en ese sentido no se realizó análisis en pilas, cimentaciones y

estribos.



Página | 89

5.2. Mediciones

Capítulo 7 07 PRESUPUESTO

Elemento estructural 01 ARCO

Sección 01 Arco 0,7x1,0 m2

Número Código Unidades Descripción

01 G44ZAA25 m3 Madera laminada encolada homogénea según el DBSE-M, de pino, con una clasificación tipo GL36h

Medición directa 242,14



Sección 02 Viga Transversal 0,25x0,40 m2





Elemento estructural 01 Arco

Sección 03 Viga Arriostre 0,20x0,30 m2





Elemento estructural 02 TABLERO

Sección 01 Viga Longitudinal 0,8x1,1 m2






Página | 90

Mediciones















Sección 04 Barandillas h = 1,40 m


01 E89Z0372 Und Barandilla de madera aserrada de pino de 1.40 m de altura clase resistente C.18 según DBSE-M, con protección frente a agentes bióticos, con acabado cepillado. Terminada y colocada.

Medición directa 2


Elemento estructural 03 Tratamiento de madera

Sección 01 Arco, viga L., viga T., viga A. y barandillas


01 K9QAU010 m3 Protección de la madera con creosota para que no se pudran





Página | 91

Mediciones Elemento estructural 04 TIRANTES

Sección 01 Péndolas φ = 60 mm, de diámetro


01 I12AG132 kg Barras de acero inoxidable laminado en caliente de alta resistencia



Elemento estructural 04 TIRANTES

Sección 02 Anclaje de péndolas


01 R67YTF835 Und Anclaje de péndolas, resto de la obra y materiales

Medición directa 176



Sección 03 Equipo de tesado


01 DR589J2T h Equipo de tesado compuesto por gato de tesado compuesto, para anclajes permanentes.

Medición directa 8


Elemento estructural 05 PLATAFORMA

Sección 01 Forjado de losa mixta


01 JY3Lk769 m3 Forjado de losa mixta con chapa colaborante de hormigón armado HA-30/20/IIa de 20 cm de espesor




Página | 92

5.3. Cuadro de Precios 1

Número Código Und Descripción Precio

P - 1 G44ZAA25 m3 Madera laminada encolada homogénea según el DBSE-M, de pino, con una clasificación tipo GL36h y protección frente a agentes bióticos. El precio incluye el transporte hasta el área de almacenamiento y ensamblaje si es deseado. (MIL NOVECIENTOS VEINTICINCO EUROS)

1.9250,00 Є

P - 2 E89Z0372 Und Barandilla de madera aserrada de pino de 1.40 m de altura clase resistente C.18 según DBSE-M, con protección frente a agentes bióticos, con acabado cepillado. Terminada y colocada. (TRES MIL OCHOCIENTOS SESENTA Y TRES EUROS)

3.863,00 Є

P - 3 K9QAU010 m3 Protección de la madera con creosota para que no se pudran (DOSCIENTOS VEINTE EUROS)

220,00 Є

P - 4 I12AG132 kg Barras de acero inoxidable laminado en caliente de alta resistencia (DOCE EUROS CON CINCUENTA CÉNTIMOS)

12,50 Є

P - 5 R67YTF83 Und Anclaje de péndolas, resto de la obra y materiales (CUATROCIENTOS CINCUENTA Y DOS EUROS CON TREINTA Y DOS CÉNTIMOS)

452,32 Є

P - 6 DR589J2T h Equipo de tesado compuesto por gato de tesado compuesto, para anclajes permanentes. (CIENTO DOCE EUROS)

112,00 Є

P - 7 JY3Lk769 m3 Forjado de losa mixta con chapa colaborante de hormigón armado HA-30/20/IIa de 20 cm de espesor (CIENTO UN EUROS CON UN CÉNTIMO)

101,01 Є



Página | 93

5.4. Cuadro de Precios 2

Número Código Und Descripción Precio

P - 1 G44ZAA25 m3 Madera laminada encolada homogénea según el DBSE-M, de pino, con una clasificación tipo GL36h y SIN protección frente a agentes bióticos. El precio incluye el transporte hasta el área de almacenamiento y ensamblaje si es deseado. (MIL SETECIENTOS CINCO EUROS)

1.7050,00 Є

P - 2 E89Z0372 Und Barandilla de madera aserrada de pino de 1.40 m de altura clase resistente C.18 según DBSE-M, con protección frente a agentes bióticos, con acabado cepillado. Terminada y colocada. (TRES MIL OCHOCIENTOS SESENTA Y TRES EUROS)

3.863,00 Є

P - 3 K9QAU010 m3 Protección de la madera con creosota para que no se pudran (DOSCIENTOS VEINTE EUROS)

220,00 Є

P - 4 I12AG132 kg Barras de acero inoxidable laminado en caliente de alta resistencia (DOCE EUROS CON CINCUENTA CÉNTIMOS)

12,50 Є

P - 5 R67YTF83 Und Anclaje de péndolas, resto de la obra y materiales (CUATROCIENTOS CINCUENTA Y DOS EUROS CON TREINTA Y DOS CÉNTIMOS)

452,32 Є

P - 6 DR589J2T h Equipo de tesado compuesto por gato de tesado compuesto, para anclajes permanentes. (CIENTO DOCE EUROS)

112,00 Є

P - 7 JY3Lk769 m3 Losa colaborante de hormigón armado HA-30/20/IIa de 20 cm de espesor (CIENTO UN EUROS CON UN CÉNTIMO)

101,01 Є



Página | 94

5.5. Presupuesto



Sección 01 Arco 0,7x1,0 m2

Número Código Unidades Descripción Precio Medición Importe


19.250,00 242,14 4,661.118,00

TOTAL Ítem 07.01.01 4,661.118,00






19.250,00 25,6 492.800,00

TOTAL Ítem 07.01.02 492.800,00





01 G44ZAA25 m3 Madera laminada encolada homogénea según el DBSE-M, de

19.250,00 13,15 253.120,18



Página | 95

Presupuesto pino, con una clasificación tipo GL36h

TOTAL Ítem 07.01.03 253.120,18



Sección 01 Viga Longitudinal 0,8x1,1 m2



19.250,00 274,56 5.285.280,00

TOTAL Ítem 07.02.01 5.285.280,00






19.250,00 126,72 2.439.360,00

TOTAL Ítem 07.02.02 2.439.360,00







Página | 96

Presupuesto


19.250,00 13,15 253.120,18

TOTAL Ítem 07.02.03 253.120,18



Sección 04 Barandillas h = 1,40 m


01 E89Z0372 Und Barandilla de madera aserrada de pino de 1.40 m de altura clase resistente C.18 según DBSE-M, con protección frente a agentes bióticos, con acabado cepillado. Terminada y colocada

3.863,00 2 7.726,00

TOTAL Ítem 07.02.04 7.726,00


Elemento estructural 03 Tratamiento de madera

Sección 01 Arco, viga L., viga T., viga A. y barandillas


01 K9QAU010 m3 Protección de la madera con creosota para que no se pudran

220,00 692,97 152.454,28

TOTAL Ítem 07.03.01 152.454,28



Sección 01 Péndolas φ = 60 mm, de diámetro



Página | 97

Presupuesto


01 I12AG132 kg Barras de acero inoxidable laminado en caliente de alta resistencia

12,50 2.114,64 26.433,00

TOTAL Ítem 07.04.01 26.433,00



Sección 02 Anclaje de péndolas


01 R67YTF83 Und Anclaje de péndolas, resto de la obra y materiales

452,32 176,00 79.608,32

TOTAL Ítem 07.04.02 79.608,32



Sección 03 Equipo de tesado


01 R67YTF83 Und Equipo de tesado compuesto por gato de tesado compuesto, para anclajes permanentes.

112,00 8,00 896,00

TOTAL Ítem 07.04.03 896,00


Elemento estructural 05 PLATAFORMA

Sección 01 Forjado de losa mixta



Página | 98


01 JY43Lk769 m3 Forjado de losa mixta con chapa colaborante de hormigón armado HA-30/20/IIa de 20 cm de espesor

101,01 399,36 40.339,35

TOTAL Ítem 07.04.03 40.339,35

Resumen de presupuesto

Título TFM Estudio de Viabilidad de Estructuras de Madera para Infraestructuras de Transporte


Item Descripción Importe

07.01.01 Arco 0,7x1,0 m2 4,661.118,00

07.01.02 (Arco) Viga Transversal 0,25x0,40 m2 492.800,00

07.01.03 (Arco) Viga Arriostre 0,20x0,30 m2 253.120,18

07.02.01 (Tablero) Viga Longitudinal 0,8x1,1 m2 5.285.280,00

07.02.02 (Tablero) Viga Transversal 0,30x0,55 m2 2.439.360,00

07.02.03 (Tablero) Viga Arriostre 0,20x0,30 m2 253.120,18

07.02.04 Barandillas h = 1,40 m 7.726,00

07.03.01 Tratamiento de madera 152.454,28

07.04.01 Péndolas φ = 60 mm, de diámetro 26.433,00

07.04.02 Anclaje de péndolas 79.608,32

07.04.03 Equipo de tesado 896,00

07.05.01 Forjado de losa mixta 40.339,35

PRESUPUESTO TOTAL 13.692.255,30



Página | 99

Presupuesto por elemento estructural

Item Descripción Importe

07.01.01 Arco 38.916.447,19

07.02.01 Tablero 22.924.775,23

07.02.04 Elementos auxiliares 1.602.705,60

PRESUPUESTO TOTAL 63.443.928,02

Última hoja

PRESUPUESTO DE EJECUCIÓN MATERIAL (PEM) 63.443.928,02

Beneficio industrial (6%) sobre 63.443.928,02 3.806.635,68

Gastos generales (13%) sobre 63.443.928,02 8.247.710,64

PRESUPUESTO DE EJECUCIÓN POR CONTRATA 75.498.274,34

IVA(21%) sobre 75.498.274,34 15.854.637,61

TOTAL PRESUPUESTO DE EJECUCIÓN POR CONTRATA CON IVA INCLUIDO 91.352.911,96

Figura 83. Presupuesto comparativo por elemento estructural del puente

Elemento estructural Costos €

Madera Acero

Arco 38.916.447,19 28.429.893,45

Tablero 22.924.775,23 27.130.628,10

Elementos auxiliares 1.602.705,60 2.223.159,90

Total 63.443.928,02 57.783.681,45



Página | 100

Gráfica 4. Comparativo presupuestal entre los elementos estructurales según el material

7.8. Ratio

El área total construida del puente, medida en planta, es de 1996.8 m2, de los cuáles

1826.88 m2 son de área construida en madera, lo cual representa el 91% del total del

puente. A continuación, se muestra una gráfica de ratio (Є/m2) comparativo entre el puente

de madera y el puente original de acero ubicado en Sant Andreu de la Vola.

Gráfica 5. Puente Original (Acero) vs. Puente de madera

Este ratio comparativo es una aproximación ya que el ratio del puente original (Acero)

incluye las cimentaciones, mientras que en el ratio del puente de madera solamente la

componen los elementos estructurales como el Arco y el Tablero con sus respectivas vigas

transversales y de arriostre, excluyendo a las pilas, estribos y cimentaciones que, para

Arco Tablero

Costos € Madera 38.916.447,19 22.924.775,23

Costos € Acero 28.429.893,45 27.130.628,10

38.916.447,19

22.924.775,23

28.429.893,45 27.130.628,10

0,005.000.000,00

10.000.000,0015.000.000,0020.000.000,0025.000.000,0030.000.000,0035.000.000,0040.000.000,0045.000.000,00

Co

sto

(€

)

elementos estructurales

Costes comparativos(€)

4.300,00

16.668,29

ACERO MADERA

Rat

io (

Є/m

2)

Material estructural del puente

Ratio comparativo



Página | 101

efectos de este trabajo no se han tenido en cuenta desde el análisis ya que son elementos

estructurales de acero y hormigón.



Página | 102

CAPÍTULO 8. CONCLUSIONES Y FUTURAS LINEAS DE INVESTIGACIÓN

8.1. Conclusiones

Se logró desarrollar el objetivo principal del trabajo que era estudiar la viabilidad de los

puentes de madera en infraestructuras de transporte, específicamente en puentes arco

con tablero inferior analizando un caso real de un puente vehicular ubicado en Sant

Andreu de la Vola, Barcelona.

Para lograr dicho objetivo se determinó un análisis estructural, un estudio

medioambiental de la madera y un comparativo presupuestal de la madera frente al

acero.

Del análisis estructural

Se evaluó las tipologías de puentes arco existentes como posibles alternativas de

reemplazar al puente de Sant Andreu de la Vola hecho de acero, pero esta vez utilizando

a la madera como material de construcción, como son el puente arco con tablero

superior, puente arco con tablero intermedio y puente arco con tablero inferior. Siendo

el puente arco con tablero inferior el seleccionado para este trabajo.

Se evaluó las propiedades físico - mecánicas de la madera estructural según el

Eurocódigo 5 y el Documento básico de seguridad estructural de la madera, siendo la

madera un material de alto rendimiento, de bajo peso, pero con alta densidad, que

presenta excelentes propiedades de soporte de carga y térmicas, además que existe

una amplia gama de maderas, cada una con sus propias características, lo que implica

que la madera pueda cumplir con la mayoría de los requisitos especiales de diseño de

estructuras para puentes. Para el presente trabajo era necesario utilizar la clasificación

estructural de la madera laminada encolada homogénea, siendo ésta el tipo de madera

con propiedades más resistentes (𝑓′𝑐 = 36 𝑁 𝑚𝑚2)⁄ y mayor módulo de elasticidad

(𝐸 = 14.7 𝐾𝑁 𝑚𝑚2)⁄

Se determinaron los esfuerzos máximos de momento, axial y cortante en el arco, tablero

y péndolas, siendo el arco el elemento estructural más resistente a compresión de todo

el conjunto con un esfuerzo axil de 𝑃𝑚𝑎𝑥 = 5297.21 𝑘𝑁, el tablero tiene el mayor esfuerzo

a cortante con un valor de 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 85.75 𝑘𝑁, y el mayor comportamiento a flexión con un

valor de 𝑀𝑚𝑎𝑥 = 2159.99 𝑘𝑁. 𝑚 en el centro luz de la viga longitudinal.



Página | 103

Debido a que el arco tiene una deflexión de casi 5 cm (figura 48), se tendría que

considerar la construcción del dicho arco con contraflecha ya que se verá afectado más

adelante en situación de servicio, es decir; en sobrecarga. En cuanto a la viga

longitudinal se tiene una flecha de 50 mm los que significa que está dentro del rango

aceptable por la norma (Eurocódigo 5).

Del análisis medioambiental y del presupuesto

Se determinó que la madera establece por si sola un compromiso medioambiental como

material de construcción durante toda su vida útil almacenando por M3 de madera 0.9 t

de CO2. Por lo que se puede estimar que para este trabajo habiendo obtenido 692.97

m3 de madera se podría haber dejado de emitir 623.67 t de CO2 a la atmósfera.

El presupuesto estimado total de la estructura evaluada en este trabajo es de

91,352,911.16 euros que está limitada a toda la superestructura del puente es con un

ratio de 1668 Є/m2 en madera sobre 4300 Є/m2 del puente de acero original.

Figura 84. Cuadro resumen de costo frente a emisiones de CO2 para los dos diferentes puentes

Solución Coste Emisiones

(€) (kg de CO2 eq)

Puente de Madera 63.443.928,02 1,74811E+11

Puente mixto Acero-Hormigón 57.783.681,45 2,6221E+11

Finalmente, los puentes hasta ahora demandan de manera general secciones que tengan

mayor mayor rigidez a medida que aumentan las longitudes que se necesitan cubrir y, por

lo tanto, se necesita de materiales estructurales que cumplan con las normativas que se

tienen a disposición, no obstante, es importante fomentar el conocimiento del cambio

climático en el desarrollo de cada proyecto. La madera es un material extraordinario,

renovable de forma natural que ofrece una manear sencilla de reducir las emisiones de

CO2.

8.2. Futuras líneas de investigación

Las estructuras del presente trabajo son en gran medida ligeras y muy deformables

transversalmente, a pesar de las configuraciones resistentes a las que fueron sometidas

en el análisis estático, sin embargo, pueden presentar sensibilidad a efectos dinámicos,

de vibraciones o de fatiga lo cual se tendría que hacer de un análisis particular e

importante en el caso de un proyecto real.

Si bien la unión que existe entre las vigas longitudinales y los arcos mediante estas

péndolas forman un conjunto que justifican la durabilidad de la estructura, el



Página | 104

comportamiento de las péndolas y más específicamente en la respuesta de la unión

entre ésta y el resto de elementos requieren de un análisis a detalle ya que para efectos

de este trabajo las péndolas suponen un elemento singular del puente.



Página | 105

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] M. De Fomento, Documento Básico SE-M. Seguridad estructural Madera. 2019.

[2] S. Division, E. Aparecida, and M. Morales, “Elastic moduli characterization of wood

and wood products using the Impulse Excitation Technique,” vol. 1, 2017.

[3] P. J. Steer, Eurocode 5: Design of timber structures, EN1995, vol. 144, no. 6. 2001,

pp. 39–43.

[4] M. Fu, Y. Liu, N. Li, Z. Zhang, and E. Siviero, “Application of modern timber

structure in short and medium span bridges in China,” J. Traffic Transp. Eng.

(English Ed., vol. 1, no. 1, pp. 72–80, 2014.

[5] E. D. E. Ingenier, C. En, and O. Civiles, “‘ Estudio Del Diseño De Puente Atirantado

de Tablero de Madera Tensada sostenido por Viga Curva de Madera Laminada,’”

Universidad Austral de Chile, 2006.

[6] A. B. Cornejo, Puentes de madera. [s.l. : AITIM, 2004.

[7] Àrea d’Ecologia Urbanisme i Mobilitat, E. Correal Mòdol, and C. Labèrnia Badia,

“Ús Responsable Dels Productes Fusters En Elements Urbans,” p. 98, 2017.

[8] F. L. Ou and C. Weller, “Overview of Timber Bridges.,” Transp. Res. Rec., pp. 1–

12, 1986.

[9] G. Beyer, M. Fischer, and J. Fletcher, “Frente al cambio climático: Utiliza Madera,”

2010.

[10] L. M. V. Laborda, “Construcción de puentes arco,” Rev. Obras Publicas, vol. 162,

no. 3562, pp. 23–36, 2015.

[11] R. Arch, F. M. Mato, M. Ortega, and A. Carnerero, “Proyecto y ejecución de dos

arcos mixtos con elementos tubulares y sistema de péndolas tipo ˝ network ˝ :

Puentes Arco de Deba y Palma del Río,” no. 3, pp. 7–39, 2010.

[12] F. Pacheco, “Comportamiento a pandeo de puentes arco,” p. 80, 2016.

[13] J. J. Jorquera, “Estudio del comportamiento resistente de los puentes arco

espaciales,” 2007.

[14] M. Tarín, Pablo. Sánchez-Solís, “Diseño De La Superestructura De Una Pasarela

Sobre El Río Cérvol En Vinaroz ( Castellón ), Usando Hormigón De Altas

Prestaciones ( Uhpfrc ).,” 2016.

[15] Gabriel Bugueda, “CÁLCULO MATRICIAL Método de Rigidez TEORIA.”

[16] Ministerio de fomento, “Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto

de puentes de carretera,” 2012.

[17] E. C. F. STANDARDIZATION, Eurocode 5: Design of timber structures - Part 2:



Página | 106

Bridges, no. 5. 2004, pp. 18-22+95.

[18] G. De Catalunya, C. Interdepartamental, and D. C. Climático, “Gases, Emisiones D

E Invernadero, D E Efecto,” pp. 0–66, 2011.

[19] “Viviendas de madera frente al cambio climático - House Habitat.” [Online].

Available: https://www.househabitat.es/viviendas-frente-al-cambio-climatico/.

[Accessed: 17-Sep-2020].

[20] “Moelven Limtre.” [Online]. Available: https://www.moelven.com/no/no/limtre/.

[Accessed: 17-Sep-2020].

[21] “Precio en España de Ud de Tesado de anclajes permanentes. Generador de

precios de la construcción. CYPE Ingenieros, S.A.” [Online]. Available:

http://www.generadordeprecios.info/obra_nueva/Cimentaciones/Contenciones/Mur

os_pantalla/Tesado_de_anclajes_permanentes.html#gsc.tab=0. [Accessed: 17-

Sep-2020].

[22] M. P. Blasco, “PASARELA PEATONAL EN EL PARQUE SAN MIGUEL (Logroño,

La Rioja),” 2015.

[23] C. N-, Anejo no 13. estructuras. .



Página | 107

ANEJO A. CARGAS ASIGNADAS

Cargas muertas

Figura 85. Carga muerta asignada al modelo.

Carga muerta ɣ (kN/m3) e (m) P (kN/m2) A (m) Carga

(kN/m)

Hormigón armado 25 0,2 5

Asfalto 23 0,08 1,84

Elementos no estructurales - - 0,25

7,09 6,4 45,376

Cargas vivas

Figura 86. Sobrecargas uniforme y puntual asignadas al modelo.

Sobrecarga uniforme kN/m

9 2,5 2,5

3 3 0,4 6,4

27 7,5 1 35,5

Sobrecarga puntual kN

300 200

2 2 0,4

600 400 0 1000

PLANOS

PLANO:

Sección longitudinal y

Secciónes transversales

TÍTULO TFM:

Estudio de la viabilidad de estructuras de madera para infraestructuras de transporte

PLANO N°:

01

ESCALA:

Indicada

FECHA:

Octubre, 2020

TESISTA:

Fanny Lulichac Sáenz

TUTOR (ES):

Javier Ainchil y Gonzalo Ramos

VISTA EN PLANTA

ESCALA 1/500

A

Tunel

B

Arcén

39.00 39.00 39.00 39.00

156.00

Carril 1

Carril 2

Arcén

2%

2%

12.80

Pavimento

Tunel

Luminaria

7.00

2.05

2.05

2 3 45

1

A

2

B

1

39.00

2.44 2.44 2.44 2.4414.63

14.63

Viga

transversal

0.30x0.55 m

Viga

arriostre

0.25x0.40 m

Viga longitudinal 0.80x1.10 m

CORTE C - C

Tablero

ESCALA 1/500

2.44 2.44 2.44 2.44

CORTE B - B

Arco

ESCALA 1/500

SECCIONES

0.30

ESCALA 1/30

0.55

Viga Transversal (tablero)

0.25

0.40

Viga Transversal (arco)

0.20

0.30

Viga Arriostre (arco)

Viga

transversal

0.25X0.40 m

Viga

arriostre

0.20x0.30 m

Arco 0.70x1.00 m

Detalle 1

0.25

0.40

Viga Arriostre (tablero)

Arco

0.70

1.00

Viga Longitudinal

Ø60 mm

Péndola de acero

1000 mm

300 mm

868 mm

36 mm

19 mm

PLANO:

Alzado y seccion transversal

TÍTULO TFM:

Estudio de la viabilidad de estructuras de madera para infraestructuras de transporte

PLANO N°:

02

ESCALA:

Indicada

FECHA:

Octubre, 2020

12

3 4 5

39.00 39.00 39.00 39.00

27.55

19.67

17.70

4.00

2.50

5.00

A

156.00

23

2.44 2.44 2.44 2.44 2.44 2.44 2.44 2.44 2.44 2.44 2.44 2.44 2.44

39.00

8.00

2.14

3.84

5.18

6.23

7.02

7.57

7.89

Arco y Péndolas

ESCALA 1/150

6.50

Péndola

Arco de madera

laminada encolada

Luminaria

Pretil

Unión articulada

Viga

longitudinal

2.44 2.44 2.44

Alzado

ESCALA 1/500

TESISTA:

Fanny Lulichac Sáenz

TUTOR (ES):

Javier Ainchil y Gonzalo Ramos

CC

B B

A

2%

3.50 3.502.50 2.50

12.10

8.00

0.40

AB

12.80

2%

6.50

Sección Transversal

ESCALA 1/125

Luminaria

Barandilla

Losa colaborante

e=20cm

Asfalto e=8mm

DE TIROMARCO

P1E1

A1A2A3E2P3P2

A2P1 A1

ACERO ESTRUCTURAL EN CHAPAS:

(EN MARCOS TRANSVERSALES):ACERO ESTRUCTURAL EN PERFILES UPN

ACERO EN PERNOS CONECTADORES:

LA CORROSION SEGUN PLIEGO DE CONDICIONESCONTROL DE CALIDAD Y PROTECCION CONTRA

MATERIALES ESTRUCTURA METALICA

E2

CABLES DE RETENIDA CABLES DE TIRO ANCLAJE CABLESESTRUCTURA PARAFRANQUEO ANCLAJE CABLES DE4 Ø0.6"TIRO EN ESTRIBO4 Ø0.6"DE PILAS RETENIDA A PUENTE DE TIRO A PUENTE

ALZADO

PLANTA

A3

SECCION TRANSVERSAL

P2P2

E1

CABLES DE TIRO4 Ø0.6"

PARA DESLIZAMIENTOVIGA TRANSVERSAL

PILA

GUIADO/RODORESRUEDAS DE

PARA PATINES DEVIGA TRANSVERSAL

DESLIZAMIENTO

ZAPATA DE FRENADOPROVISIONAL

ZAPATAS DE APOYOSPROVISIONALES

GUIADO/RODORESRUEDAS DE

NEOPRENO-TEFLONAPOYOS

AutoCAD SHX Text

2.677%

AutoCAD SHX Text

e > 50mm S355K2G3 [EN 10025]

AutoCAD SHX Text

e < 50mm S355J2G3 [EN 10025]

AutoCAD SHX Text

S275JR [EN 10025]

AutoCAD SHX Text

ST37-3K [DIN 17100]

AutoCAD SHX Text

ESCALA 1/225

AutoCAD SHX Text

ESCALA 1/225

AutoCAD SHX Text

ESCALA 1/22.5

AutoCAD SHX Text

3400

AutoCAD SHX Text

3400

estudio de viabilidad de estructuras de madera para

Documents