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Estudios Previos para el Proyecto de Puentes

Caracas 2014

Introduccin

Antes de proceder con el diseo del proyecto de un puente, es indispensable realizar los estudios bsicos que permitan tomar conocimiento pleno de la zona, que redunde en la generacin de informacin bsica necesaria y suficiente que concluya en el planteamiento de soluciones satisfactorias plasmadas primero en anteproyectos y luego en proyectos definitivos reales, y ejecutables.El proyectista deber informarse adecuadamente de las dificultades y bondades que le caracterizan a la zona antes de definir el lugar de colocacin del puente. Lugar que deber ser fruto de un estudio comparativo de varias alternativas, y que sea la mejor respuesta dentro las limitaciones (generacin de informacin) y variaciones de comportamiento de los cambios naturales y provocados de la naturaleza.

Se debe especificar el nivel de los estudios bsicos y los datos especficos que deben ser obtenidos. Si bien es cierto que los datos naturales no se obtienen nunca de un modo perfecto, estos deben ser claros y tiles para la elaboracin del proyecto.

Los estudios bsicos deben ser realizados de acuerdo a los requerimientos del proyectista, por personal especializado, con experiencia, y segn los procedimientos que se establecen en los manuales especializados de ingeniera de puentes, que en general son ms exigentes que lo requerido para las edificaciones.

Son de gran importancia los estudios previos para el proyecto de construccin de un puente, estos aportaran informacin vital para la elaboracin de tal proyecto. Estos estudios los podemos dividir de la siguiente manera:

1. Condiciones naturales de ambiente.2. Datos de las condiciones funcionales.3. Datos socioeconmicos.4. Geometra.

1. Datos de las condiciones naturales del lugar donde se requiere construir el puente.

1.1. Topografa.

Debe contener como mnimo: Un plano de ubicacin Planimetra con curvas de nivel cada metro si la quebrada es profunda o ms juntas si el terreno es llano las barrancas son poco definidas. Secciones transversales en el eje propuesto enlazado con el eje de la va, otras aguas arriba y abajo, situadas cada 10 20 metros segn la necesidad, y condiciones topogrficas Un perfil longitudinal del eje del lecho del ri en 500 metros ( mas segn la necesidad) aguas arriba y abajo

1.2. Hidrologa.

Este estudio debe contener por lo menos: La media anual de las precipitaciones Las crecidas mximas y mnimas La velocidad mxima de la corriente El caudal Las variaciones climatricas y materiales de arrastre (palizada, tmpanos de hielo, y otros).

1.3. Geologa.

Estudio geotcnico con sondeos geofsicos y perforacin de pozos en los ejes de los probables emplazamientos de la infraestructura, traducidos en perfiles geolgicos con identificacin de capas, espesores, tipos de suelos, clasificacin, tamao medio de sus partculas, dureza, profundidad de ubicacin de la roca madre y todas sus caractersticas mecnicas. Igualmente deber incorporarse el material predominante del lecho del ro, su tamao medio, la variabilidad del lecho del ro, la cota ms baja de este, sus tendencias de socavacin, y finalmente un informe en el que debe recomendarse la cota y tipo de fundacin.

1.4. Riesgo ssmico

Se llama riesgo ssmico a la probabilidad de ocurrencia dentro de un plazo dado, de que un sismo cause, en un lugar determinado, cierto efecto definido como prdidas o daos determinados. En el riesgo influyen el peligro potencial ssmico, los posibles efectos locales de amplificacin, la vulnerabilidad de las construcciones (e instituciones) y las prdidas posibles (en vidas y bienes).

El riesgo ssmico depende fuertemente de la cantidad y tipo de asentamientos humanos y de la cantidad e importancia de las obras que se encuentran localizados en el lugar.

2. Datos de las condiciones funcionales.

Los datos de las condiciones funcionales son en general fijados por el propietario o su representante (Ministerio de transportes, alcaldas, gobernaciones) y por las normas y/o las especificaciones correspondientes.

Entre los datos funcionales ms importantes que se deben fijar antes de iniciar el proyecto del puente tenemos:

2.1. Datos geomtricos.

Ancho de la calzada (nmero de vas)Dimensiones de la vereda, defensas, etc.Peralte, sobre ancho, pendientes, curvatura, glibo.

2.2. Datos de las cargas vivas.

Sistemas de cargas de diseoCargas excepcionalesCargas futuras2.3. Otros datos.

Velocidad de diseoVolumen de trfico

3. Datos socio econmicos.

Este es un aspecto sumamente importante que debe tomar en cuenta todo proyectista al igual que los funcionarios pblicos involucrados en el proyecto. Es un tema que est fuera de los alcances de este texto, pero son datos de gran importancia y por eso es muy oportuno por lo menos indicarlo.

4. Geometra.

Los datos anteriores deben ser traducidos en lo posible en un mismo plano cuyas escalas vertical y horizontal sean iguales, porque en l se tiene que ir dibujando el puente, definiendo de esta manera las dimensiones del puente.

Son las condiciones topogrficas e hidrulicas las que definen la longitud a cubrir as como el nivel de rasante. En cambio, su ancho est fijado por ejemplo para el caso de puentes ferroviarios por la trocha de la va y por el nmero de vas y la estabilidad transversal. Para el caso de puentes carreteros el ancho queda definido por el nmero de vas, estimndose como ancho de va un valor comprendido entre 3 y 4.5 m.

4.1. Longitud.

Cuando el lecho del ro a salvar esta bien definida, el problema estar resuelto. En cambio tratndose de zonas llanas donde generalmente los ros son del tipo maduro, con lneas que describen el curso del rio, que dificultan determinar la longitud del puente. La caja ripiosa dar una primera idea del largo que deber tener el puente, ya que en las grandes crecidas esta puede ser ocupada en su totalidad.

A menudo este ancho es excesivo y puede por tanto construirse un puente ms corto que el ancho del lecho ripioso, avanzando con terraplenes bien protegidos y con un buen sistema de drenaje con alcantarillas, que garanticen que el ro pase siempre por debajo del puente.

4.2. Perfil longitudinal.

Tomando en consideracin las recomendaciones descritas anteriormente, este perfil casi siempre est definido por el del trazado caminero o ferroviario, con pendientes hacia ambos extremos no mayores a 0.75 %.

4.3. Socavaciones.

Uno de los aspectos de alto riesgo en la estabilidad de los puentes, son las socavaciones, que estn ntimamente ligadas a las caractersticas de los ros. En general la topografa terrestre presenta una gran variedad de ros con una diversidad de problemas, sin embargo por razones prcticas se agrupan en los dos tipos siguientes:

a) Ros de caudal bruscamente variable o torrencialb) Ros de caudal relativamente constante (varan ms o menos lentamente).

Los ros de caudal relativamente constante, no dan problemas de ndole hidrulico pero en cambio, los ros de caudal bruscamente variable los cuales son los que normalmente se encuentran en las regiones bajas, con caudal ms o menos reducido durante la mayor parte del ao, incrementndose enormemente y sbitamente en la poca de lluvias y durante los deshielos. Presentan problemas de variabilidad de lecho, inundaciones, y socavaciones, para lo cual hay que tener muchos cuidados.

Para prever la variabilidad del lecho del ro frecuentemente se construyen tramos de descarga o mas alcantarillas en los terraplenes de acceso para que por ah pasen las aguas que se desprenden del curso principal. Tramos de descarga que debern merecer continua y celosa vigilancia para evitar desastres por encauzamiento de los caudales principales.

En los terrenos llanos, especialmente en la poca de las grandes crecidas, el nivel de las aguas sube considerablemente, llegando en algunos casos a cubrir la calzada de las vas, provocando destrozos, deterioros y la anulacin temporal de la va, y en la poca de mayor necesidad. Razones que nos muestran la necesidad de prever sistemas de drenaje que permitan el libre desahogo de estas aguas, y cota de rasante fijada en concordancia, y previsin con estos hechos.

La determinacin de la cota de fundacin, es una tarea compleja, y difcil. Si bien se tiene informacin sobre el tema, este es apenas referencial, depende de muchas variables y ocurrencias durante las propias crecidas.Entre las varias frmulas que existen para determinar la profundidad de socavacin, se puede citar la siguiente que tiene aplicacin especialmente en caso de ros medianamente caudalosos.

Donde:h = Profundidad de socavacin en metros.k = Constante caracterstica del terreno en seg2/m2H = Profundidad de la corriente en metros.V^2 = Velocidad de las aguas en m/seg.

La constante k para algunos materiales tiene los siguientes valores que se muestran en la tabla 1.1:

MATERIALK(seg^2/m^2)

Ripio conglomerado0.01

Ripio suelto0.04

Arena0.06

Fango0.08

Tabla 1.1 Valores de k

Se entiende que no se debe fundar sobre el fango, pero si este puede estar por encima de la fundacin.

Una vez estimada la profundidad de socavacin, se puede definir la cota de fundacin de las pilas adicionando al valor estimado con la frmula anterior, una altura mnima de 3 m. (Figura 1.1). Inclusive se debe analizar la posibilidad de hincar pilotes.Cabe recordar que una de las causas ms frecuentes de la falla de los puentes es la socavacin, por esta razn es de importancia fundamental que la cota de fundacin, se fije con criterio conservador para quedar a salvo de este fenmeno.

La inversin, que se haga para profundizar las pilas contribuye ms a la seguridad de la estructura, que esa misma erogacin aplicada a aumentar la longitud.Es indispensable el conocimiento de la naturaleza del subsuelo para fijar la profundidad de fundacin conveniente.

Figura 1.1. Socavacin y cota de fundacin

Conclusiones

Por lo antes expuesto se puede concluir que, no es posible realizar o llevar a cabo un proyecto sin tener un conjunto de informaciones previas a esto, ya que, esto garantiza que de no estar regido por un estudio de suelos, topogrfico, hidrolgico, entre otros, los resultados pueden ser devastadores al momento de querer llevar a cabo el proyecto de puentes, adicionalmente no pude dejarse de lado lo importante de un estudio sismo resistente pues de ello depende la ductilidad de la estructura. Todo este proceso de bsqueda de informacin previa tiene como finalidad evitar riesgos para usuarios como para la estructura, pues lo que se desea es la elaboracin de un proyecto de calidad basado en la compilacin de variedad de datos. Aunque se conocen casos de estructuras que han sido realizadas sin muchos de estos estudios, se puede decir que no hay forma de realizar un diseo un clculo y el desarrollo de un proyecto de forma correcta si est faltando toda esta investigacin, pues esto solo demuestra la poca veracidad que tendra el mismo. El proyecto de un puente requiere la recoleccin previa de gran cantidad de informacin, lo que en ocasiones se ve sin importancia.En otros casos se llevan a cabo estudios de manera muy superficial y sin el grado de importancia que realmente requiere para visualizar las condiciones o factores del medio que pudiesen afectar la vida til del puente.