libro puente si i

Puentes

P U E N T E S (II) Evolucin Tipologa Normativa - Clculo

CARLOS JURADO CABAES Doctor Ingeniero de Caminos Canales y Puertos

Profesor Titular Universidad Politcnica de Madrid Coordinador y Responsable de la asignatura de Puentes en la

Escuela Tcnica Superior de Ingeniera Civil

Puentes

Foto de la cubierta puente sobre el ro Aare, Berna (Suiza) (cortesa IABSE)

Primera edicin septiembre 2013

Carlos Jurado Cabaes

Reservados los derechos para todos los pases. Ninguna parte de la publicacin puede ser reproducida por ningn medio sin previa autorizacin del autor.

ISBN TOMO II: 978-84-616-6148-0 ISBN OBRA COMPLETA: 978-84-616-6149-7 Depsito Legal:

Puentes ndice

V

P U E N T E S

NDICE POR TOMOS TOMO I CAPTULO 1: EVOLUCIN HISTRICA DE LOS PUENTES

CAPTULO 2: TIPOLOGA Y CLCULO DE PUENTES

TOMO II

CAPTULO 3: ELEMENTOS DE UN PUENTE

CAPTULO 4: ESTABLECIMIENTO DE ACCIONES EN PUENTES DE CARRETERA, SEGN IAP

CAPTULO 5: ESTABLECIMIENTO DE ACCIONES EN PUENTES DE FERROCARRIL, SEGN IAPF

CAPTULO 6: TIPOLOGA Y CLCULO DE TABLEROS RECTOS

CAPTULO 7: TIPOLOGA Y CLCULO DE ESTRIBOS

CAPTULO 8: TIPOLOGA Y CLCULO DE PILAS

CAPTULO 9: ELEMENTOS DE APOYO DEL TABLERO Y JUNTAS

CAPTULO 10. LA PRUEBA DE CARGA

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

Puentes ndice

VI

A mi esposa, Isabel y a mis hijos

Carlos, David, Isabel y Sara

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VII

INDICE

PRLOGO DEL AUTOR CAPTULO 1: EVOLUCIN HISTRICA DE LOS PUENTES

1.1. Introduccin 1.2. Puentes primitivos

1.2.1. Puentes catenaria incas 1.2.2. Puentes catenaria en China y en el Tbet 1.2.3. Puentes colgantes en el Renacimiento 1.2.4. Puentes de barcas 1.2.5. Puentes en voladizo o Cantilver 1.2.6. Puentes bveda naturales o artificiales

1.3. Puentes de piedra 1.3.1. Periodo romano 1.3.2. Periodo medieval 1.3.3. Periodo renacentista 1.3.4. El siglo XVIII 1.3.5. Los ltimos puentes de piedra

1.4. Puentes de madera 1.5. Puentes metlicos

1.5.1. Puentes de fundicin 1.5.2. Puentes de hierro forjado 1.5.3. Puentes de acero 1.5.4. Arcos de acero

1.6. Puentes de hormign armado 1.7. Puentes de hormign pretensado 1.8. Puentes mixtos 1.9. Puentes colgantes

1.9.1. Etapa primitiva 1.9.2. Etapa de redescubrimiento de los puentes colgantes 1.9.3. Etapa desde el puente de Brooklyn al puente de Tacoma 1.9.4. Etapa desde el puente de Tacoma a los actuales puentes europeos y

asiticos 1.9.5. Grandes puentes colgantes futuros

Puentes ndice

VIII

1.10. Puentes atirantados 1.10.1. Primeros puentes atirantados 1.10.2. Puentes atirantados metlicos 1.10.3. Puentes atirantados de hormign 1.10.4. Puentes atirantados singulares

1.11. Puentes extradosados 1.12. Puentes de banda tensada

CAPTULO 2: TIPOLOGA Y CLCULO DE PUENTES

2.1. Introduccin 2.2. Clasificacin de los puentes

2.2.1. Clasificacin de los puentes por la forma de trabajo 2.2.2. Clasificacin de los puentes por el material utilizado 2.2.3. Clasificacin de los puentes por su geometra en planta 2.2.4. Clasificacin de los puentes segn su trfico

2.3. Puentes catenaria 2.4. Puentes de vigas, puentes losa y puentes cantilver

2.4.1. Puentes de vigas 2.4.2. Clculo de los puentes viga 2.4.3. Mtodos constructivos de los puentes viga

2.5. Puentes arco 2.5.1. Tipologa de los puentes arco 2.5.2. Puentes arco con tablero superior 2.5.3. Puentes arco con tablero intermedio 2.5.4. Puentes arco con tablero inferior 2.5.5. Clculo de los puentes arco 2.5.6. Mtodos constructivos de los puentes arco

2.6. Puentes prtico 2.6.1. Tipologa de los puentes prtico 2.6.2. Puentes prtico de madera 2.6.3. Puentes prtico metlicos 2.6.4. Puentes prtico de hormign 2.6.5. Clculo de los puentes prtico 2.6.6. Mtodos constructivos de los puentes prtico

2.7. Puentes en celosa

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IX

2.7.1. Tipologa de los puentes en celosa 2.7.2. Grandes arcos en celosa 2.7.3. Clculo de los puentes en celosa 2.7.4. Mtodos constructivos de los puentes en celosa

2.8. Puentes colgantes 2.8.1. Tipologa y caractersticas de los puentes colgantes 2.8.2. Los cables 2.8.3. Las torres o pilonos 2.8.4. Las pndolas 2.8.5. El tablero 2.8.6. Las sillas 2.8.7. Los macizos de anclaje 2.8.8. Clculo de los puentes colgantes 2.8.9. Mtodos constructivos de los puentes colgantes

2.9. Puentes atirantados 2.9.1. Elementos estructurales de los puentes atirantados 2.9.2. Ventajas de los puentes atirantados 2.9.3. Tipologa de los puentes atirantados 2.9.4. Conexin y anclajes 2.9.5. Clculo de los puentes atirantados 2.9.6. Mtodos constructivos de los puentes atirantados

2.10. Puentes esviados 2.10.1. Viga esviada biapoyada 2.10.2. Viga esviada continua 2.10.3. Tablero losa esviado biapoyado 2.10.4. Tablero esviado continuo 2.10.5. Tablero esviado de vigas 2.10.6. Viga cajn esviada 2.10.7. Viga cajn esviada continua 2.10.8. Puentes prgola 2.10.9. Puentes con semitableros desplazados 2.10.10. Mtodos constructivos de los puentes esviados

2.11. Puentes curvos 2.11.1. La viga curva 2.11.2. Tableros losa curvos

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X

2.11.3. El tablero cajn curvo 2.11.4. Mtodos constructivos de los puentes curvos

CAPTULO 3: ELEMENTOS DE UN PUENTE

3.1. Introduccin 3.2. Definiciones 3.3. Elementos de un puente

CAPTULO 4: ESTABLECIMIENTO DE ACCIONES EN PUENTES DE CARRETERA, SEGN

IAP

4.1. Introduccin 4.2. Requisitos fundamentales 4.3. Vida til de una estructura 4.4. Criterios de comprobacin

4.4.1. Situaciones de proyecto 4.4.2. Estados lmite 4.4.3. Verificaciones

4.5. Clasificacin de las acciones 4.6. Valores caractersticos de las acciones

4.6.1. Acciones permanentes de valor constante (G) 4.6.2. Acciones permanentes de valor no constante (G) 4.6.3. Sobrecargas de uso (Q) 4.6.4. Viento 4.6.5. Accin trmica 4.6.6. Nieve 4.6.7. Otras acciones variables

4.7. Valores representativos de las acciones 4.7.1. Valor representativo de las acciones permanentes 4.7.2. Valor representativo de las acciones variables 4.7.3. Valor representativo de las acciones accidentales

4.8. Valor de clculo de las acciones 4.8.1. Valor de clculo para comprobaciones en ELU 4.8.2. Valor de clculo para comprobaciones en ELS

4.9. Combinacin de acciones 4.9.1. Combinaciones para comprobaciones en ELU

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XI

4.9.2. Combinaciones para comprobaciones en ELS 4.10. Criterios para la comprobacin de los ELS

4.10.1. Criterios funcionales relativos a las flechas 4.10.2. Criterios funcionales relativos a las vibraciones

4.11. Pruebas de carga

CAPTULO 5: ESTABLECIMIENTO DE ACCIONES EN PUENTES DE FERROCARRIL SEGN IAPF

5.1. Introduccin 5.2. Criterios generales 5.3. Criterios de comprobacin

5.3.1. Estados lmites de servicio (E.L.S.) 5.3.2. Estados lmites ltimos (E.L.U.) 5.3.3. Comprobacin de la estructura

5.4. Clasificacin de las acciones 5.5. Valores caractersticos de las acciones

5.5.1. Acciones permanentes de valor constante (Gk) 5.5.2. Acciones permanentes de valor no constante (Gk*) 5.5.3. Acciones variables (Qk) 5.5.4. Acciones accidentales (Ak) 5.5.5. Interaccin longitudinal va-tablero

5.6. Valores representativos de las acciones 5.6.1. Acciones permanentes de valor constante (G) 5.6.2. Acciones permanentes de valor no constante (G*) 5.6.3. Acciones variables (Q) 5.6.4. Acciones accidentales (A)

5.7. Valores de clculo de las acciones 5.7.1. Estados Lmites ltimos (E.L.U.) 5.7.2. Estados Lmites de Servicio (E.L.S.) 5.7.3. Criterios de funcionalidad en relacin con las deformaciones y las

vibraciones 5.7.4. Estados lmite para la seguridad del trfico

5.8. Combinacin de acciones 5.8.1. Estados Lmite ltimos 5.8.2. Estados Lmite de Servicio

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XII

5.9. Pruebas de carga CAPTULO 6: TIPOLOGA Y CLCULO DE TABLEROS RECTOS

6.1 El tablero 6.1.1. Tableros de hormign 6.1.2. Tableros de vigas en doble T 6.1.3. Tableros de vigas artesa 6.1.4. Tableros de vigas cajn 6.1.5. Tableros losa

6.2 Disposicin y dimensionaiento de los tableros de vigas 6.2.1. Dimensionamiento de tableros de vigas

6.3 Tableros formados por vigas cajn 6.3.1. Predimensionamiento de la seccin 6.3.2. Caractersticas de los materiales y coeficientes de mayoracin 6.3.3. Determinacin de las acciones de clculo 6.3.4. Determinacin de esfuerzos longitudinales en el tablero 6.3.5. Predimensionamiento del pretensado de las vigas 6.3.6. Obtencin de los esfuerzos que provoca el pretensado en estado

vaco 6.3.7. Comprobacin tensional en servicio de las tensiones de las fibras

extremas de la viga a lo largo de todas las fases del proceso constructivo

6.3.8. Comprobacin de los E.L.U. de flexin y cortante en las vigas 6.3.9. Clculo de la armadura transversal de rasante de las alas de la viga,

y la armadura de conexin con el tablero.

6.4 Tableros metlicos y mixtos 6.4.1. Tablero mixto 6.4.2. La seccin transversal bijcena 6.4.3. Vigas longitudinales 6.4.4. Clase de secciones 6.4.5. Clasificacin de las secciones 6.4.6. Diafragmas 6.4.7. Morfologa de las secciones mixtas 6.4.8. La seccin transversal en cajn 6.4.9. Tableros metlicos

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XIII

6.4.10. Nuevas tendencias en tableros metlicos y mixtos

CAPTULO 7: TIPOLOGA Y CLCULO DE ESTRIBOS

7.1 , Los estribos 7.2 Estribos cerrados 7.3 Estribos abiertos 7.4 Estribos prefabricados 7.5 Estribos de tierra armada 7.6 Elementos de un estribo

7.6.1. La meseta de apoyo 7.6.2. Los apoyos del tablero 7.6.3. El murete de guarda o espaldn 7.6.4. Estribos sin murete de guarda 7.6.5. La losa de transicin 7.6.6. El muro frontal del estribo 7.6.7. Clculo de estribos 7.6.8. Clculo de estribos con cimentacin superficial 7.6.9. Clculo de estribos en zonas ssmicas 7.6.10. Clculo de estribos pilotados

CAPTULO 8: TIPOLOGA Y CLCULO DE PILAS

8.1. Las pilas 8.2. Pilas en tableros de vigas 8.3. Pilas en tableros losa 8.4. Pilas de gran altura 8.5. Pilas prefabricadas 8.6. Clculo de pilas. Cimentacin superficial

8.6.1. Cargas estticas 8.6.2. Cargas dinmicas 8.6.3. Modelos de suelo 8.6.4. Parmetros de cimentaciones superficiales 8.6.5. Rigideces estticas de cimentaciones superficiales

8.7. Clculo de pilas. Cimentacin mediante pilotes CAPTULO 9: ELEMENTOS DE APOYO DEL TABLERO Y JIUNTAS

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XIV

9.1. Los aparatos de apoyo 9.2. Articulaciones de hormign 9.3. Aparatos de apoyo de neopreno zunchado

9.3.1. Caractersticas de los materiales 9.3.2. Rigidez de los apoyos elastomricos

9.4. Apoyos elastomricos armados 9.5. Apoyos elastomricos armados anclados

9.5.1. Dimensiones ms habituales 9.5.2. Clculo de las acciones sobre el apoyo 9.5.3. Solicitaciones 9.5.4. Caractersticas mecnicas del apoyo 9.5.5. Comportamiento del apoyo bajo distintas solicitaciones

9.6. Apoyos de neopreno en caja fija (POT) 9.6.1. Esquema de funcionamiento

9.7. Apoyos de neopreno-tefln 9.7.1. El tefln 9.7.2. Los apoyos de neopreno-tefln

9.8. Apoyos de neopreno zunchado anclados 9.9. Aparatos de apoyo pretensados verticalmente 9.10. Aparatos de apoyo metlicos

9.10.1. Apoyos fijos 9.10.2. Apoyos mviles

9.11. Casquetes metlicos esfricos 9.12. Consideraciones sobre los distintos tipos de apoyos 9.13. Eleccin del tipo de apoyo 9.14. Disposicin de los apoyos en el tablero 9.15. Puesta en obra de los aparatos de apoyo 9.16. Patologa de los aparatos de apoyo 9.17. Sustitucin de los aparatos de apoyo 9.18. Las juntas

9.18.1. Tipologa de juntas 9.18.2. Eleccin del tipo de juntas

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XV

CAPTULO 10: LA PRUEBA DE CARGA

10.1. Introduccin 10.2. Pruebas de carga en puentes de carretera 10.3. Objeto del ensayo. Obligatoriedad 10.4. Direccin de las pruebas de carga 10.5. Objeto de la prueba

10.5.1. Estados de carga 10.5.2. Zonas de aplicacin de la carga 10.5.3. Vehculos tipo 10.5.4. Magnitudes a medir 10.5.5. Actuaciones complementarias 10.5.6. Instrumentacin

10.6. Materializacin del tren de cargas 10.6.1. Estados de carga

10.7. Forma de aplicacin del tren de carga 10.8. Duracin de las cargas. Criterios de estabilizacin 10.9. Remanencias

10.9.1. Criterio de remanencia 10.10. Criterios de aceptacin 10.11. Prueba dinmica 10.12. Informe de la prueba de carga 10.13. Acta de la prueba de carga 10.14. Pruebas de carga en puentes de ferrocarril

10.14.1. Tipos de prueba de carga 10.14.2. Objeto 10.14.3. Alcance 10.14.4. Periodicidad 10.14.5. Personal 10.14.6. Caractersticas 10.14.7. Criterios de aceptacin de la prueba 10.14.8. Resultado de la prueba

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS

Puentes Captulo 3 Elementos de un puente

491

FIGURA 3.3. ALCANTARILLA

En la figura siguiente se recogen dos modelos clsicos de pontones n 44 y 52.

FIGURA 3.4. MODELOS OFICIALES CLSICOS DE PONTONES 44 Y 52

Puentes Captulo 3 Elementos de un puente

492

En la figura siguiente se incluye un pontn en una antigua lnea de ferrocarril que no se asimila a ningn modelo de la coleccin oficial.

FIGURA 3.5. PONTN EN ANTIGUA LNEA DE FERROCARRIL

Las tajeas, las alcantarillas y los pontones no requieren un clculo especfico y basta adaptarse a los tipos regulados en la Instruccin de Carreteras 4.1. IC Obras pequeas de fbrica.

FIGURA 3.6. OBRA PEQUEA DE FBRICA SEGN 4.1-IC

Otro tipo de pequeas obras de fbrica que se utilizan para cruzar un flujo de agua a presin bajo la va o camino son los sifones.

Puentes Captulo 6 Tipologa y clculo de tableros rectos

665

6.2. DISPOSICIN Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS TABLEROS DE VIGAS

La seccin transversal del tablero comprende todas las caractersticas resistentes y constructivas del mismo. Para el correcto dimensionamiento del tablero es necesario tener en cuenta las acciones a que est sometido. Las ms importantes son las cargas verticales: peso propio, carga permanente y sobrecarga. Las dos primeras actan siempre y los esfuerzos que generan crecen con el cuadrado de la luz de clculo, por lo que es fundamental aligerar la seccin del tablero a medida que aumenta la luz del mismo.

En cuanto a la disposicin de las vigas en la seccin transversal, depende del tipo de sobrecarga. En el caso de los puentes de ferrocarril deben disponerse bajo los rales para evitar tener que proyectar una losa muy resistente, pues de esta forma las cargas se transmiten a las vigas con el menor recorrido horizontal, a travs de la losa.

FIGURA 6.9. DISPOSICIN DE VIGAS ARTESA EN PUENTE DE FERROCARRIL

En el caso de los puentes de carretera, las vigas se distribuyen uniformemente en la seccin transversal, pues la sobrecarga puede actuar en cualquier punto del tablero, disponiendo a bordes las dos extremas para evitar encofrados en voladizo de la losa de compresin.

FIGURA 6.10. DISPOSICIN DE VIGAS DOBLE T EN PUENTE DE CARRETERA


666

Por lo tanto el dimensionamiento de un tablero de vigas requiere determinar los siguientes aspectos:

Forma de las vigas Separacin entre las vigas Cuanta de arriostramiento transversal del tablero

Para ello es necesario tener en cuenta los siguientes tres aspectos importantes:

Relacin entre carga permanente y sobrecarga Tipo de viga pretensada a utilizar Clase de pretensado a utilizar

La relacin entre carga y sobrecarga determina la cuanta de la oscilacin de los momentos flectores principales que actan sobre las vigas. En puentes con poca luz los momentos debidos a la sobrecarga son mayores que los de cargas permanentes. En puentes de carretera de luces medias de 30 a 40 m, los momentos debidos a la sobrecarga son iguales o menores que los debidos a la carga permanente. En puentes de ferrocarril las sobrecargas son muy importantes y provocan grandes oscilaciones.

Si los momentos flectores a que van a estar sometidas las vigas en situacin de servicio son muy variables, se deben utilizar secciones con un gran radio de giro; es decir, que la mayor cantidad de masa se concentre lejos del centro de gravedad, lo que conduce a almas delgadas y grandes cabezas superior e inferior, para garantizar una situacin de compresin compuesta permanente.

Sin embargo, la exigencia de mantener la viga en estado de compresin compuesta slo se da en el caso de puentes de ferrocarril, ya que la cuanta de la sobrecarga y la fisuracin aumentan las oscilaciones de tensin en los cables de pretensado y pueden generar fenmenos de fatiga.

En puentes de carretera, la exigencia de mantener las vigas en estado permanente de compresin no existe y por tanto pueden utilizarse vigas con menor radio de giro.

Por otro lado, en el caso de puentes de ferrocarril, s se plantea una construccin in situ como suele ser usual en la alta velocidad, se acude a la seccin en losa aligerada o a la seccin en cajn.

En el caso de acudir a la prefabricacin de las vigas, interesa un perfil ms elaborado que el de la construccin in situ, para ahorrar pretensado al ajustar la geometra de la viga y alcanzar su mxima eficacia resistente, logrando una viga lo ms ligera posible, que facilite el transporte y el montaje.

En el caso de utilizar vigas prefabricadas en artesa el nmero de vigas necesarias es inferior al que se necesitara utilizando vigas en doble T. Puede indicarse que dos vigas artesa son equivalentes a cinco vigas doble T.


705

6.4.8. LA SECCIN TRANSVERSAL EN CAJN

La seccin en cajn puede utilizarse para luces cortas y medias, como para agrandes luces L > 50 m. Sin embargo como hemos indicado en el caso de luces cortas y medias, la eficacia del acero de la chapa inferior no es ptima y por ello resulta ms competitiva la seccin bijcena. Sin embargo, si se distribuyen los espesores de la losa inferior disponiendo mayor espesor en la zona de almas y menor en el centro, es decir aproximndose a la solucin bijcena, se reduce bastante la prdida de eficacia.

Sin embargo, en el caso de grandes luces L> 50 m o en el caso de tableros curvos, la seccin en cajn resulta claramente competitiva.

FIGURA 6.45. SECCIN EN CAJN DE ACCIN MIXTA SIMPLE

Si se dispone losa inferior en la seccin bijcena, se convierte esta debido a la accin mixta doble en una viga cajn, que a efectos de optimizacin puede reducirse a las zonas con momentos negativos.

La esbeltez del tablero cajn puede ser mayor que la de la seccin bijcena, alcanzando los valores:

Seccin constante

221=

Lh

Seccin variable

vanodecentroenaLh

apoyosenLh

501

401251

=

=

Hay que indicar que el canto es una variable asociada al espesor de las cabezas de las vigas, a la resistencia del material y a la flexibilidad del puente, pudiendo jugar con uno y otro segn convenga en cada caso.


706

Elementos de un tablero mixto con seccin en cajn Los elementos constitutivos de un tablero mixto con seccin en cajn de accin mixta simple se indican en la siguiente figura:

FIGURA 6.46. ELEMENTOS DE UN TABLERO MIXTO EN CAJN

Cuando la anchura del tablero se hace grande, se puede adoptar la solucin de separar las almas, lo que obliga a disponer una viga longitudinal en el eje del tablero apoyada en la celosa transversal para reducir la flexin de la losa perpendicular al eje del puente. En este caso al aumentar la relacin ancho/luz del tablero, se pierde eficacia en el rendimiento de la losa inferior y aumenta la distorsin de la seccin en cajn.

FIGURA 6.47. SECCIN EN CAJN DE ACCIN MIXTA SIMPLE CON VIGA EN EJE DE LOSA

Puentes Captulo 7 Tipologa y clculo de estribos

731

En algunas ocasiones se separa la funcin de contener las tierras, de las de soportar el dintel, que en este caso estar pilotado y se situar por delante del muro de tierra armada (figura 7.16). En este caso la carga del muro de tierra armada puede generar a los pilotes rozamientos negativos, que podran hacerlos trabajar en traccin.

Para evitar esto conviene construir en primer lugar el muro de tierra armada y posteriormente el pilotaje del durmiente que debe realizarse lo ms tarde posible para que se haya producido la mayor parte del asiento del muro.

7.6. ELEMENTOS DE UN ESTRIBO

Adems del muro frontal y las aletas, los estribos deben disponer de otros elementos como a) la meseta de apoyo; b) los apoyos del tablero; c) el murete de guarda o espaldn; d) la losa de transicin; e) el muro frontal del estribo; f) la zapata de cimentacin.

7.6.1. LA MESETA DE APOYO

Para alojar el tablero, el muro frontal del estribo debe disponer de un ensanchamiento en su parte frontal para apoyar el tablero (vigas, cajn, etc.), por intermedio de los aparatos de apoyo. Es usual disponer pendiente hacia el espaldn y un canalito de recogida que puede llevar hacia el trasds el agua de lluvia.

FIGURA 7.17. DETALLE TPICO DE LA CORONACIN DEL MURO FRONTAL DEL ESTRIBO

Los apoyos de neopreno se sitan en esta plataforma y en el caso de vanos de compensacin cortos con posibilidad de tracciones en los apoyos deben ser anclados. Los neoprenos rectangulares siempre deben disponerse con el lado ms corto en la direccin del eje longitudinal del puente. Debe dejarse un resguardo entre el neopreno y el borde exterior de la meseta, por lo que es usual que el eje del neopreno est a

Puentes Captulo 7 Tipologa y clculo de estribos

732

unos 40 cm. del borde, debiendo quedar entre el borde del neopreno y el borde de la meseta un valor mnimo de 10 a 15 cm.

Por otro lado el tablero (vigas, cajn, etc.), que puede girar y moverse en sentido longitudinal, debe estar dispuesto con respecto al eje del neopreno, de forma que quede una culata o distancia hasta el extremo del tablero de unos 40 cm.

Adems debe quedar una junta entre tablero y espaldn superior al mximo movimiento de dilatacin de este. Un valor de 5 a 10 cm, suele ser suficiente en la mayora de los casos.

Tambin es conveniente que el eje del neopreno se site en el eje del muro frontal del estribo para evitar momentos flectores en este debidos a las reacciones verticales.

FIGURA 7.18. DETALLES DE ESTRIBO PILOTADO (PROYECTO AUTOR)

En la figura siguiente se recogen el murete de guarda, la meseta de apoyo y el apoyo del tablero con una serie de medidas recomendadas.

Puentes Captulo 8 Tipologa y clculo de pilas

797

TABLA 8.3. VALORES DEL MDULO DE ELASTICIDAD E Y DEL COEFICIENTE DE BALASTO K30

TIPO DE SUELO Mdulo de elasticidad E(Kp/cm2)

Coeficiente de balasto

Placa de 1 pie2

K30 (Kp/cm3) ** Suelo fangoso 11,00 a 33,00 0,50 a 1,50 *Arena seca o hmeda, suelta (NSPT de 3 a 9) 0,16H a 0,48H 1,20 a 3,60 *Arena seca o hmeda, media (NSPT de 9 a 30) 0,48H a 1,60H 3,60 a 12,00 *Arena seca o hmeda, densa (NSPT de 30 a 50) 1,60H a 3,20H 12,00 a 24,00 * Grava fina con arena fina 1,07H a 1,33H 8,00 a 10,00 *Grava media con arena fina 1,33H a 1,60H 10,00 a 12,00 * Grava media con arena gruesa 1,60H a 2,00H 12,00 a 15,00 * Grava gruesa con arena gruesa 2,00H a 2,66H 15,00 a 20,00 *Grava gruesa firmemente estratificada 2,66H a 5,32H 20,00 a 40,00 **Arcilla blanda (qu entre 0,25 a 0,50 Kp/cm2) 15 a 30 0,65 a 1,30 **Arcilla media (qu entre 0,50 a 2,00 Kp/cm2) 30 a 90 1,30 a 4,00 **Arcilla compacta (qu entre 2,00 a 4,00 Kp/cm2) 90 a 180 4,00 a 8,00 Arcilla margosa dura (qu entre 4,00 a 10,00 Kp/cm2)

180 a 480 8,00 a 21,00

Marga arenosa rgida 480 a 1000 21,00 a 44,00 Arena de miga y tosco 500 a 2500 22 a 110 Marga 500 a 50000 22 a 2200 Caliza margosa alterada 3500 a 5000 150 a 220 Caliza sana 20000 a 800000 885 a 36000 Granito meteorizado 700 a 200000 30 a 9000 Granito sano 40000 a 800000 1700 a 3600

Donde: H Profundidad de la cimentacin en cm * Los terrenos granulares si estn sumergidos se tomarn con una E o K30,

igual a los de la tabla multiplicados por 0,60. ** Los valores considerados corresponden a cargas de corta duracin. Si se

consideran cargas permanentes, se multiplicarn los valores de la tabla E o K30 por 0,25.

NSPT N de golpes del ensayo SPT (penetrmetro dinmico) qu Resistencia por punta (penetrmetro esttico)

TABLA 8.4. COEFICIENTE DE POISSON

SUELOS ROCAS Compacidad Densa Media Blanda Densa Media Blanda

0,30 0,35 0,40 0,20 0,25 0,30

Puentes Captulo 8 Tipologa y clculo de pilas

798

8.6.4.2. Modelo plstico

En el caso de arenas, los parmetros son la cohesin c y el ngulo de rozamiento interno , medidos en tensiones efectivas.

En el caso de arcillas para el anlisis a corto plazo, el terreno se comporta como puramente cohesivo en tensiones totales, con una cohesin Cu denominada resistencia al corte sin drenaje y obtenida como la mitad de la resistencia a la compresin simple Ru.

02u

u uRC = =

En el caso de arcillas para el anlisis a largo plazo se utilizan los valores de c y en tensiones efectivas.

En la tabla 5 se incluyen unos valores indicativos de c, y cu

TABLA 8.5. PROPIEDADES EN ROTURA DE SUELOS COHESIVOS

Tipo de suelo Consistencia Cu (Kp/cm2) C

(Kp/cm2) (*)

Limos de granulometra uniforme con algo de arena y arcilla

Dura o fina

Media

Blanca

Muy blanda

1

0,6

0,2

0,1

0,5

0,2

0,1

0

35

30

25

20

Arcillas y limos arcillosos Pueden contener gravas y/o arenas en proporciones menores al 70%

Dura o fina

Media

Blanca

Muy blanda

3

1

0,5

0,3

0,5

0,2

0,1

0

30

25

20

15

8.6.4.3. Modelo de Winkler

El parmetro fundamental de este modelo es el mdulo o coeficiente de balasto, que depende del rea cargada. Los valores K30 se obtienen a partir del ensayo de carga en placa cuadrada de 0,30 m. de lado (1 pie2). En la tabla 5 (Geotecnia y Cimientos III. Primera parte. Jimnez Salas y otros) se recogen los valores de K30 para diferentes materiales en el caso de placa cuadrada de 0,30 m. de lado (1 pie2).

Para zapatas corridas de ancho b (m) Terzaghi (1955) sugiri extrapolar los valores K30 mediante las expresiones siguientes:

300 30,K Kb

= (suelos cohesivos) 2

300 30

2b ,K K

b+ = (suelos granulares)

Puentes Captulo 9 Elementos de apoyo del tablero y juntas

862

Frenado y arranque Sismo, etc.

Sean de pequea magnitud y puedan ser resistidos por el terreno del trasds del estribo. Existen realizaciones de puentes integrales en pases como Estados Unidos, Gran Bretaa; Alemania y Suiza.

FIGURA 9.52 PUENTE INTEGRAL SOBRE LA AUTOPISTA A8 EN GBRICH (ALEMANIA)

En Espaa la realizacin de puentes integrales se propugna por el Ministerio de Fomento en la Gua para la concepcin de puentes integrales de carreteras.

FIGURA 9.53. ESQUEMA DE UN PUENTE INTEGRAL DE CARRETERA DE TRES VANOS

Con independencia de esta tipologa, la prctica habitual es la de disponer juntas que normalmente suelen estar en los extremos del puente para absorber estos movimientos horizontales longitudinales del tablero.

A estos efectos conviene conocer una terminologa normalmente utilizada en las juntas, que sin nimo de ser exhaustivos puede reducirse a:

Puentes Captulo 9 Elementos de apoyo del tablero y juntas

863

La separacin o huelgo estructural La abertura de junta El juego o carrera Rango Los labios de junta, etc.

La separacin o huelgo estructural es el tamao de la abertura entre los distintos tramos del puente contiguos a la junta o entre el extremo del tablero y el murete de guarda en los estribos.

La abertura de junta es la magnitud del desplazamiento relativo de los elementos contiguos del tablero a uno y otro lado de la junta.

El juego o carrera es la diferencia entre la abertura mxima y la mnima en la vida del puente.

Rango, es el mximo desplazamiento relativo que puede admitir un tipo concreto de junta.

Labios de la junta son los bordes longitudinales de esta.

FIGURA 9.54. JUNTA DE PEINE

9.18.1. TIPOLOGA DE JUNTAS

Entre los tipos de juntas ms conocidos se pueden enumerar los siguientes:

1. Junta sellada con material elstico

Puentes Captulo 10 La prueba de carga

872

CAPTULO 10 LA PRUEBA DE CARGA

_______________________________________________________

10.1. INTRODUCCIN

Todo puente de nueva construccin debe someterse antes de su puesta en servicio a la realizacin de una prueba de carga.

Las pruebas de carga en puentes de carretera estn reguladas por el documento de la Direccin General de Carreteras del Ministerio de Fomento denominado Recomendaciones para la realizacin de pruebas de carga de recepcin en puentes de carretera de 1999.

Las pruebas de carga en puentes de ferrocarril se describen el documento del Ministerio de Fomento denominado Instruccin sobre las inspecciones tcnicas en los puentes de ferrocarril (ITPF-05) de 2005.

Mientras que las pruebas de carga en puentes de carretera pueden ser solo estticas en puentes de ferrocarril sern siempre estticas y dinmicas.

FIGURA 10.1. PRUEBA DE CARGA EN UN PUENTE CON ARCO CENTRAL OJIVAL

Se describen a continuacin los procesos a realizar en el Proyecto y la Ejecucin de las pruebas de carga en puentes tanto de carretera como de ferrocarril.

Puentes Captulo 10 La prueba de carga

873

10.2. PRUEBAS DE CARGA EN PUENTES DE CARRETERA

La prueba de carga de recepcin de una estructura es un conjunto de operaciones consistente en la reproduccin de uno o varios estados de carga sobre la misma, antes de su puesta en servicio, con objeto de confirmar que el proyecto y construccin de la obra se han llevado a cabo de forma satisfactoria.

Con este objeto es necesario comprobar que, para unas situaciones de carga representativas de las acciones a que va a estar sometida la estructura durante su vida en servicio, el comportamiento de la misma se ajusta a las previsiones de proyecto.

10.3. OBJETO DEL ENSAYO. OBLIGATORIEDAD

En el caso de puentes nuevos, la prueba de carga esttica es preceptiva, segn la vigente Instruccin sobre las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carretera (IAP), que en su captulo 8 establece lo siguiente:

Todo puente proyectado de acuerdo con la presente Instruccin deber ser sometido a pruebas de carga antes de su puesta en servicio, de acuerdo con lo indicado en el preceptivo anejo que sobre la materia incluir todo proyecto aprobado por la Direccin General de Carreteras.

Tales pruebas podrn ser estticas o dinmicas. Las primeras sern obligatorias para aquellas obras en que alguno de sus vanos tenga una luz igual o superior a 12 m (medida entre ejes de apoyo del tablero o, para estructuras tipo marco, entre paramentos vistos de hastiales). Para luces inferiores, se podr decidir la realizacin de la prueba en funcin de las circunstancias especficas de la estructura.

Las pruebas de carga dinmicas sern preceptivas, y as quedar recogido en el proyecto, en puentes de luces superiores a 60 m o en aqullos cuyo diseo sea inusual, se utilicen nuevos materiales o contengan zonas de trnsito peatonal en las que se prevea que las vibraciones pueden causar molestias a los usuarios. En estos casos, en el proyecto se determinarn los parmetros dinmicos estructurales (modos principales de vibracin y sus frecuencias correspondientes). De acuerdo con el artculo 1 de la IAP-11, Tambin ser de aplicacin esta Instruccin al proyecto de estructuras asimilables a los puentes (tales como falsos tneles, pontones o tajeas), a pasarelas para peatones ciclistas o ciclomotores y a las obras de acompaamiento, como son las escaleras, rampas de acceso y muros.

En pasarelas, las pruebas de carga dinmicas sern preceptivas cuando sea necesario efectuar en el proyecto un estudio especfico que contemple las solicitaciones dinmicas ejercidas por los peatones. En estos casos, adems de dicho estudio, el proyecto de la pasarela incluir el proyecto de prueba de carga dinmica (parmetros dinmicos estructurales, casos de carga, puntos de medida y valores esperados)

La obligatoriedad de la prueba de carga a que hace referencia la IAP se entender para obras de paso en que alguno de sus vanos tenga una luz igual o superior a 12 m. Para luces inferiores a 12 m, el Director de la Obra, o en su caso el Director del Proyecto, podr decidir la realizacin de la prueba en funcin de las caractersticas o circunstancias de la estructura.

libro puente si i

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