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ESTRUCTURAS DE HORMIGON ARMADO


PLAN DE LA OBRA TOMO I

F. Leonhardt · E. Monnig: BASES PARA EL DIMENSIONADO DE ESTRUCTURAS DE HORMI· GON ARMADO TOMO II

F. Leonhardt · E. Monnig: CASOS ESPECIALES DEL DIMENSIONADO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGON ARMADO TOMO Ill

F. Leonhardt · E. Monnig : BASES PARA EL ARMADO DE ESTRUCTURAS DE HORMIGON AR· MADO TOMO IV

F. Leonhardt: VERIFICACION DE LA CAPACIDAD DE USO TOMO V

F. Leonhardt: HORMIGON PRETENSADO TOMO VI

F. Leonhardt: BASES PARA LA CONSTRUCCION DE PUENTES MONOLITICOS


ESTRUCTURAS DE HORMIGON ARMADO TOMO VI BASES PARA LA CONSTRUCCION DE PUENTES MONOLITICOS

Fritz Leonhardt lngeniero civil. Profesor Emerito en el lnstituto de Construcciones de Ia Universidad de Stuttgart.

Traducci6n del ingeniero civil CURT R. LESSER, Diploma de Honor de Ia U.S.A. (1936), con Ia colaboraci6n del ingeniero civil HORAC/0 R. ABAROA, ex profesor titular de "Estructuras" en Ia Facultad de Arquitectura y Urbanismo (U.S.A.).

REIMPRESION

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LIBRERIA "EL ATENEO" EDITORIAL

BUENOS AIRES 路 LIMA 路 RIO DE JANEIRO MEXICO 路 BARCELONA 路 MADRID


Titulo de Ia obra original: "Vorlesungen Ober Massivbau" © 1979 por Springer - Verlag, Berlin/Heidelberg Todos los derechos reservados. Este libro no puede reproducirse, total o parcialmente. por ningun metodo grafico, electr6nico o mecanico. incl uyendo los sistemas de fotocopia. registro magnetof6nico ode alimentaci6n de datos, sin expreso consentimiento del editor. Oueda hecho el dep6sito que establece Ia ley N• 11.723. •c, 1987, 1992, "EL ATENEO" Pedro Garcia S.A. Ubrerla, Editorial e lnmobiliaria, Florida 340, Buenos Aires. Fundada en 1912 por don Pedro Garcia.

ISBN 950·02-5242-2 edici6n completa ISBN 950-02-5268-6 tomo VI ISBN 3-540-09035-5 Springer-Verlag, Berlin, edici6n original Se termln6 de imprimlr en IMPRESIONES AVELLANEDA S.A. Manuel 0. Ocantos 253 Avellaneda, Bs. As. en el mes de marzo de 1992.

IMPRESO EN LA ARGENTINA


PrOlogo

Sin duda es un honor prologar una obra del Dr. lng. Leonhardt y especialmente esta que tiene tanta importancia en los mas recientes progresos en Ia Tecnica de las Construcciones de Hormigon Armada y Pretensado. En efecto, en los a/bores de esta tecnica las bases racionafes con sustento experimental fueron estabfecidas por ef famoso ingeniero E. Morsch en numerosos trabajos yen suconocida obra en seis tomos, cuya traduccion a nuestro idioma ha tenido amplia difusion (Teoria y practica del hormig6n armada). La obra de Morsch data de Ia decada del 30 y desde entonces se ha progresado mucho en Ia tear/a yen las aplicaciones del hormigon armada. Varios nombres pueden asociarse a est as progresos, tales como Saliger, Dischinger, Pucher, etcetera, pero, sin duda, fa influencia mas notable es fa cJe Leonhfudt, que ha realizado profundos estudios teoricos, ademas de numerosas experiencias en Ia Universidad de Stuttgart. Conviene tener presente que los reglamentos en usa en Ia epoca de Morsch, tales como Ia DIN 1045 en su edicion de 1932, que fue adaptada en nuestro Reglamento Tecnico de Ia Ciudad de Buenos Aires de 1935, constitulan practicamente un "manual" en el que unas pocas reg/as pracficas permit/an proyectar todos los elementos constitutivos de una estructura de hormigon (en aquella epoca sofa mente en bases, columnas, vigas y losas). Eran tan simples las reg/as que aun un ingeniero sin conocimientos profundos de Ia Tecnica de las Construcciones, ni del Ana/isis Estructural, podia realizar un proyecto sin dificultad. De aquellos reglamentos-manual se ha pasado ahara a to que podrlamos /lamar los reglamentos路tratado. En estos ultimos, por ejemplo Ia Narma DIN 1045 de 1978, ademas de reg/as constructivas y de proyecto, se pfantean una serie de problemas cuya resolucion queda a cargo de quien realiza el proyecto en cada caso particular. El proyectista en nuestros dfas debe ser, para poder actuar con ex ito, un profunda conocedor de Ia Mecanica de las Estructuras . La influencia de Leonhardt en Ia Norma DIN 1045 del aflo 1978 ,es,, sin duda, important/sima y se ha ejercido a traves de Ia Comisi6n Alemana para el Hormigon Armada y tambien del Comite Euro-lnternacional del Hormig6n. En nuestro pals acaban de ser aprobados, en el ambito nacional, los Reglamentos CIRSOC (Centro de lnvestigacion de los Reglamentos Nacionales de Seguridad para las Obras Civiles) que en to concerniente a/ Calculo de los Elementos de Hormigon Armada y Pretensado son fundamentalmente una adaptacion de Ia norma alemana citada en ultimo termino. La importancia de Ia obra de Leonhardt, que a partir de ahara estara a/ alcance de los estudiosos ingenieros de habla hispana, as/ como ae quienes tengan un in teres profesional en el hormig6n armado, resulta de que el mismo no solo ha influido en las nuevas normas, sino que adem as es un crltico de algunos aspectos de elias, con los que no est a de acuerdo. Sus desacuerdos en Ia gran mayor/a de los casos tienen tambien sustento experimental y los resultados de sus experiencias estan cuidadosamente expuestos en este magistral tratado. Considero que est a obra es indispensable para cualquier ingeniero que deba tratar en

vu


alguna {orma los temas del hormig6n arm ado y pretensado, puesto que en elfa. encontraran no solo el porque de muchas disposiciones reglamentarias que ahora, por to que se dijo, son comunes a Ia Norma DIN y a los Reglamentos CIRSOC, sino tambiim Ia descripci6n de. su lundamen to experimental y ademas su crltica muy correctamente sustentada. La version en nuestro idioma fue realizada por el/ngeniero Curt R. Lesser, egresado en 1936 de Ia Universidad de Buenos Aires con Diploma de Honor, habiendo tenido durante su extensa carrera profesional un Intima contacto con /as estructuras de hormigon. En esta importante y diflcil tarea cont6 con Ia desinteresada colaboracion y gula del/ngeniero Enrique D. A. Fliess ( t 1984), Profesor Emerita de Ia Universidad de Buenos Aires, cuya versaci6n en los temas relacionados con el hormig6n armada qued6 evidenciada a to largo de una serie de trabajos de Ia especialidad bien conocidos en nuestro medio y en el extranjero. En los tiernpos que vivimos, Ia vida uti! de los textos y los tratados es, en general, muy breve. Puedo afirmar que en este caso Ia regia general nose cumplira pues los experimentos y Ia profundidad de Ia teoria son tales que perduraran por muchos a nos. Es por e/lo que est a obra servira para Ia tormaci6n de alumnos, futuros ingenieros, que fuego Ia seguiran consultando a to largo 路de su vida protesional. Esto justifica plenamente el esfuerzo realizado por ellng. Fliess, ellng. Lesser y Ia Editorial "EI Ateneo".

Arturo Juan Bignoli lngeniero civil. Protesor en las Universidades de Buenos Aires y Cat61ica Argentina. Miembro titular de las Academias Nacionales de lngenierla y de Ciencias Exactas, Fisicas y Naturales y Academico Correspondiente de Ia Academia Nacional de Ciencias de C6rdoba.

Buenos Aires, diciembre de 1984

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Prefacio

El sexto tomo de Estructuras de hormig6n armada trata acerca de puentes de hormig6n armada y de hormig6n pretensado, cuyos tipos y metodos constructivos han experimentado un desarrollo inusitado en los ultimos decenios. El autor estuvo activo en Ia construcci6n de puentes desde 1934 y ha contribuido a este desarrollo a traves de numerosas novedades, aplicando su amplia experiencia practica. Fue, sabre todo, Ia creciente utilizaci6n del hormigon pretensado Ia que abri6 nuevas posibilidades a Ia construcci6n de puentes de hormig6n, ampliando considerablemente su campo de aplicacion, en forma tal que, actualmente, en Ia Republica Federal de Aleman/a casi el 90 % de todos los puefltes se construyen con hormig6n pretensado. Las exigencias del trafico carretero moderno no solo requirieron Ia construcci6n de muchos puentes, sino tambien de multiples configuraciones para puentes en curvas, para cruces oblicuos, para ensanchamientos progresivo$, etc. Actualmente, los puentes deben subordinarse a las exigencias impuestas por el tratico. A rafz de ello surgieron problemas estaticos y constructivos, cuyas soluciones, que han madurado debido a las colaboraciones creativas de muchos ingenieros especializados en puentes, seran presentadas aquf. En este tomo se trataran, de preferencia, las reflex/ones que deben hacerse al proyectar un puente, en lo que respecta a Ia elecci6n de las luces, de las secciones trasversales y sus alturas, y de los apoyos estructurales y sus mecanismos, para llegar a una soluci6n satisfactoria. Se describiran los procedimientos constructivos actuales, porque ejercen una gran influencia sabre el proyecto. Conscientemente no se entra aquf a considerar el calculo estatico porque este pertenece a Ia asignatura "Estatica de las construcciones". Para Ia resolucion estatica de problemas especiales de puentes remitimos al interesado a publicaciones modernas adecuadas. El dimensionado de Ia secci6n trasversal puede ser realizado, tambien para puentes, mediante los metodos descritos en los tomos I a V. En este tomo tampoco se trataran los cimientos de los puentes, porque los mismos corresponden a Ia enseflanza de las fundaciones y ademas, por si solos, requeririan un volumen entero. Para el desarrollo del proyecto constructivo, el trazado de las armaduras, Ia disposici6n de los elementos tensores y los detalles de los apoyos y de las juntas, se daran indicaciones detalladas para el caso general, las que, fundamentalmante, tambien son validas para Ia soluci6n de casas especiales. IX


Para el estudiante del curso basico sera suficiente efectuar una lectura superficial para tener, de esta forma, una idea general de todo lo que debe observarse y considerarse en Ia construccion de puentes monollticos. Quien quiera profundizar los estudios, y especialmente el ingeniero en Ia actividad practica, encontrara en este tomo muchas indicaciones y ayudas valiosas para el proyecto y Ia construccion de los puentes monollticos. En Ia preparacion de este tomo el Jng. Dip/. H. P. Andra ayudo a reunir las muchas figuras que, en parte, fueron dibujadas por las senoras M. Martenyi y M. Schubert, y porIa Editorial. La senora I. Paechter nuevamente ha pasado en limpio los textos en Ia forma ordenada que Ia caracteriza. Los senores A. Burmeister y B. Ott prestaron su asistencia para Ia terminacion de las paginas originales. A todos los participantes y a Ia Editorial Springer les agradecemos cordia/mente su buena disposicion. El autor espera que este tomo contribuya a Ia calidad y duracion de los puentes monollticos futuros y despierte en los ingenieros jovenes Ia alegrla por Ia construccion de puentes. Fritz Leonhardt

Stuttgart, octubre de 1978

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r lndice

1. BIBLIOGRAFIA, 1 1.1 . 1.2. 1.3. 1.4.

Historia de los puentes, 1 Proyecto, configuraci6n y construcci6n, 1 Calculo de los puentes, 3 Prescripciones y normas como bases de proyecto, 3 1.4.1. Secciones trasversales, pendientes, transiciones, etc., 3 1.4.2. Hip6tesis de cargas, 3 1.4.3. Calculo y dimensionado, detalles constructivos, 4 1.4.4. Disposiciones tecnicas StB, disposiciones complementarias, aprobaciones dellnstituto para Ia Tecnica Constructiva, decretos del BMV (Ministerio de Transportes) ode los Estados,4 1.4.5. Reglamentos extranjeros, 5

2. CONCEPTOS Y NOTACION, 6 2.1. Conceptos, 6 2.2. Notaciones, 9 3. HISTORIA DE LA CONSTRUCCION DE PUENTES, 11 4. MATERIALES PARA PUENTES MONOLITICOS, 13 4.1. Piedras naturales, 13 4.1.1 Ventajas de las piedras naturales, 13 4.1.2. Propiedades de las piedras naturales, 13 4.1.3. Tipos de aparejo de piedras naturales (ver tambien Ia DIN 1053), 14 4.1 .3.1. Albai'lilerla frontal, 14 4.1.3.2. Revestimientos o recubrimientos, 15 4.1.3.3. Aparejos de albai'lilerla, 15 4.1.4. Resistencia de Ia albai'\ilerla y del mortero, 17 4.2. Sillares artificiales, 17 4.3. Hormig6n, 17 4.4. Aceros, 18 4.5. Recubrim ientos e impermeabilizaciones, 18 4.5.1. Recubrimientos (pavimentos), 18 4.5.2. lmpermeabilizaciones, 18 4.6. Materiales sinteticos, no metal icos o simi lares, 19 5. <.COMO SE ORIGINA EL PROYECTO DE UN PUENTE?, 20 5.1 . Datos para el proyecto, 20 5.2. E! proceso creador del proyecto de grandes puentes, 21 5.3. Elaboraci6n del proyecto final para ejecuci6n, 22

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6. TIPOS DE ESTRUCTURAS PORTANTES DE PUENTES MONOLITICOS, 24 6.1. Puentes en viga, 24 6.1.1. Sistemas estaticos, 24 6.1.2. Formas de las vigas, 26 6.2. Puentes aporticados, 27 6.2.1. Sistemas estaticos, 28 6.2.2. Formas de p6rticos, 29 6.3. Puentes en arco, 31 6.3.1. Sistemas estaticos, 31 6.3.2. Formas de arco, 33 6.4. Puentes colgantes, 36 6.5. Puentes atirantados, 36 7. PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS, 39 7.1 . Procedimientos constructivos con hqJmig6n "in situ", 39 7.1.1. Encofrado sabre cimbras fijas路, 39 7.1.2. Encofrado sabre cimbras desplazables, 40 7.1 .3. Hormigonado sabre cimbras, 42 7.1.4. Construcci6n por voladizos sucesivos, con hormig6n "in situ", 42 7.2. Procedimientos constructivos con elementos prefabricados, 45 7.2.1. Elementos prefabricados que cubren un tramo entero, 45 7.2.2. Dovelas (segmentos) prefabricadas, 46 7.3. Procedimiento de avance por m6dulos, 48 8. ELECCION DE LA SECCION TRASVERSAL DE LOS PUENTES, 51 8.1. Generalidades, 51 8.1 .1. Losas de hormig6n "in situ", 51 8.1.2. Losas constituidas por piezas prefabricadas, 53 8.2. Vigas-placa de hormig6n "in situ", 55 8.3. Vigas-placa invertidas. Puentes con tablero inferior de hormig6n "in situ", 58 8.4. Vigas-placa prefabricadas, 59 8.5. Vigas de cajones huecos de hormig6n "in situ", 61 8.6. Vigas-caj6n de segmentos prefabricados, 66 8.7. Secciones trasversales para losas de tablero suspendido, 66 8.8. Secciones trasversales para puentes ferroviarios, 67 9. CONFIGURACION DE LOS BORDES DE PUENTES, 68 9.1. 9.2. 9.3. 9.4. 9.5.

Vigas de borde, defensas laterales, cordones de acera, 68 Barandas, 72 Protecci6n contra el viento, 74 Protecci6n contra el ruido, 74 Franjas centrales, 75

10. SUSTENTACION DE LOS PUENTES, 76 10.1. Requerimientos funcionales, 76 10.2. Formas y mecanismos de apoyo, 76 10.3. Estribos, 77 路 10.3.1. Estribos para puentes pequei'\os, 78 10.3.2. Alas de los estribos de puentes pequeflos, 80 10.3.3. Estribo elevado econ6mico, 83 10.3.4. Estribos de puentes mayores, 84 10.3.5. Desagiie de los estribos, 86 10.3.6. Losa de transici6n, 86 10.4. Pilares, 89 10.4.1 . Pilares-pared, 89 10.4.2. Pilares-columna, 91 10.5. Reacciones de apoyo y elecci6n del tipo de apoyo, 95 10.5.1. Esfuerzos, 95 10.5.2. Elecci6n de Ia forma de sustentaci6n, 96 10.5.3. Sustentaci6n de puentes en cruces oblicuos, 98 10.5.4. Sustentaci6n de puentes en curva, 99 10.5.5. Direcci6n de Ia variaci6n de fongitud para puentes anchos o en curva, 101 11. DIRECTIVAS RELATIVAS AL DIMENSIONAMIENTO, AL GRADO DE PRETENSADO Y A LAS ARMADURAS MINIMAS, 104 11.1. Capacidad portante de esfuerzos caracterlsticos por cargas y por coacci6n, 104

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11.2. Elecci6n del grado de pretensado, 108 11.3. Verificaci6n de Ia capacidad de uso, 110 11.4. Armaduras mfnimas para puentes, 110

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12. DIMENSIONADO Y CONSTRUCCION DE PUENTES-LOSA, 115 12.1 . Puentes-losa rectangulares, 115 12.1.1 . Losas monolfticas rectangulares, esfuerzos caracterfsticos, 115 12.1.2. Armadura de acero para hormig6n, en las losas macizas, 116 12.1.3. Losa monolftica de hormig6n pretensado, 118 12.1.4. Losas huecas, 119 12.2. Puentes-losa oblicuos de un solo tramo, 121 12.2.1. Generalidades, 121 12.2.2. Momentos flexores, 122 12.2.3. Reacciones de apoyo, mecanismos de apoyo y esfuerzos trasversales, 125 12.2.4. Armaduras de losas oblicuas, 131 12.2.5. Pretensado de losas oblicuas, 132 12.3. Puentes-losa oblicuos continuos, 135 13. DIMENSIONADO Y CONSTRUCCION DE PUENTES EN VIGA-PLACA, 138 13.1. Generalidades, 138 13.2. Dimensionado de Ia losa del tablero, 140 13.2.1. Determinaci6n de los esfuerzos caracterfsticos, 140 13.2.2. Momentos flexores para losas de tablero, 140 13.2.3. Esfuerzos de corte en las losas de tablero, 147 13.2.4. Pretensado trasversal de las losas de tablero (Dimensionado), 148 13.2.5. Losas pretensadas centradamente, segun Y. Guyon, 149 13.3. Vigas principales de puentes en viga-placa, 150 13.3.1 . Partes de las vigas principales y sus tipos de solicitaciones, 150 13.3.2. La viga-placa con una sola alma, 154 13.3.3. La viga-placa con varias almas (emparrillado de vigas), 154 13.4. Armadura de los puentes en viga-placa, 157 13.4.1. Losas de tab lero, 157 13.4.2. Vigas principales, 158 13.4.3. Vigas trasversales, 162 13.5. Pretensado de puentes en viga-placa, 162 13.5.1. Trazado de elementos tensores en losa de tablero, 162 13.5.2. Trazado de elementos tensores en vigas principales, 164 13.6. Puentes de vigas-placa, curvos y oblicuos, 169 13.6.1. Vigas-placa curvas, 169 13.6.2. Vigas-placa oblicuas, 170 14. DIMENSIONADO Y CONSTRUCCION DE PUENTES EN VIGA-CAJON, 173 14.1 . 14.2. 14.3. 14.4.

General idades, 173 Losa de tablero de vigas-caj6n, 174 Vioas-caj6n como vigas principales, 175 Armadura y pretensado de vigas-caj6n, 181 14.4.1. Trazado de elementos tensores en vigas principales, 181 14.4.2. Armada y pretensado de las almas, 185 14.4.3. Armada y pretensado de Ia losa de fondo, 188 14.5. Vigas trasversales con secci6n en caj6n, 189 14.6. Puentes de vigas-caj6n en curva y oblicuos, 191 14.6.1. Puentes de vigas-caj6n en curva, 191 14.6.2. Vigas-caj6n oblicuas, 196 15. JUNTAS DE TRABAJO Y DE ACOPLAMIENTO, 198 15.1. Medidas contra fisuraci6n por temperatura, 198 15.2. Medidas relativas a anclajes en las juntas, 199 15.3. Medidas relativas a juntas de acoplamiento, 200 16. MECANISMOS DE APOYO DE PUENTES, 204 16.1 Exigencias para mecanismos de apoyo, 204 16.2. Tipos de apoyo, 206 16.2.1. Articulaciones de hormig6n, 206 16.2.2. Mecanismos de apoyo de acero, 206 16.2.3. Mecanismo de apoyo con capas de elast6meros, 208 16.2.4. Mecanismos de apoyo fijo "Neotopf", 211 16.2.5. Mecanismo de apoyo deslizante "Neotopf", 213

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16.2.6. Otros tipos de mecanismos de apoyo deslizantes, 215 16.3. Apoyos resistentes a tracci6n, 215 16.4. lnstalaci6n, control y mantenimiento de los mecanismos de apoyo, 217 17. TRANSICIONES DE LA CALZADA, 219 18. DESAGOES, 226 Bibliografla, 229

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1 Bibliografia 1.1. Historia de los puentes Wittfoht, H. :

Triumph der Spannweiten. Vom Holzsteg zur Spannbetonbrucke (Triunfo de las luces. Desde Ia pasarela hasta el puente pretensado) . Beton Verlag GmbH, Dusseldorf, 1972.

Steinmann, D. B. y Watson, S.R.: Bridges and their Builders (Puentes y sus constructores). Dover Publications Inc., New York, 1957. Straub, H:

Die Geschichte der Bauingenieurkunst (La historia del arte de Ia ingenieria de las construcciones). Verlag Birkhauser, Basel, 1949.

Leonhardt, F. :

Brucken der Welt (Puentes en el mundo), pags. 16-64. C. J. Bucher Verlag, Luzern, 1971 (agotado) .

Bonatz, Paul y Leonhardt, F. :

Brucken. Buchreihe "Die blauen Bucher" (Puentes. Serie "Los libros azules"). Karl Robert Langewiesche Verlag, Konigstein/Taunus, 1951 .

1.2. Proyecto, configuraci6n y construcci6n

Libros 1 Morsch, E.; Bay, H.; Deininger, K. y Leonhardt, F.: Brucken aus Stahlbeton und Spannbeton (Puentes de hormig6n armado y hormigon- pretensado), 6 8 edici6n, 2 to mos. 1958 y 1968. 2 Wittfoht, H. :

Triumph der Spannweiten (ver 1. 1)

3 Beyer, E. y Thul, H.:

Hochstrassen (Carreteras elevadas). Seton-Verlag, Dusseldorf, 1967.


4 Leonhardt, F.:

Spannbeton fur die Praxis (Hormig6n pretensado para Ia practica), 3a. edici6n. Verlag W. Ernst u. Sohn, Berlin, 1975.

5 Bachert, H.:

Massivbriicken (Puentes monolfticos). Betonkalender 1975, pagina 937 y siguientes). Seton-Verlag, Dusseldorf, 1967.

6 Koch, W.:

Briickenbau (Construcci6n de puentes). Werner Verlag, Dusseldorf, 1964.

7 Fernandez Casado, C.:

8 Koster, W.:

Puentes de hormig6n armado pretensado. Editorial Dossat, S.A., Madrid, 1965 (Extensa compilaci6n que contiene casi todos los puentes de hormig6n pretensado importantes desde 1950 hasta 1964). Fahrbahniibergange in Briicken und Betonbahnen (Transiciones en puentes y caminos de hormig6n). Bauverlag, Wiesbaden, Berlin, 1965.

9 Schaechterle, K. y Leonhardt, F.: Die Gestaltung der Briicken (La configuraci6n de los puentes). Verlag Volk und Reich, Berlin, 1937 (agotado; existe en Ia biblioteca de Ia Universidad de Stuttgart). 10 a 64

lnformes aislados, ver Bibliografia, al final.

Revistas En las revistas que se mencionan a continuaci6n, con las respectivas editoriales pueden encontrarse informes sobre puentes monoliticos aislados.

Beton und Stahlbetonbau (Hormig6n y hormig6n armado) Die Bautechnik (La tecnica de Ia construcci6n) Verlag W. Ernst u. Sohn, Berlin. Der Bauingenieur (EI ingeniero en construcciones) Springer Verlag, Berlin. Strasse, Briicke, Tunnel, ahora: Strassen und Tiefbau (Camino, puente, tUnel; ahora: Caminos y construcciones bajo nivel). Verlag tor Publizitat/lsernhagen/Hannover. Las Colecciones nacionales de informes a los congresos de Ia FIP (Federation lnternationale de Ia Precontrainte) de los aiios 1966, 1970, 1974 y 1978 contienen datos sobre muchos puentes. Ejemplos: "Structures Precontraintes" (Estructuras pretensadas), editado porIa Chambre Syndical Nationale des Constructeurs en Ciment Arme et Beton Precontraint, Paris. "Prestressed Concrete Structures in Italy" (Estructuras de hormig6n pretensado en ltalia) editado por Ia Associatione ltaliana Cemento Armato e Precompresso, Roma. Los informes de Ia IVBH (Asociaci6n lnternacional para Puentes y Obras Civiles) con 2


sede en Ia ETH (Escuela Superior Tecnica de Ia Confederaci6n Helvetica) de Zurich, contienen informaciones interesantes sobre puentes.

1.3. Calculo de los puentes Para el calculo estatico y el dimensionamiento de puentes, se utilizan los metodos y procedimientos auxiliares usuales. En Ia practica actualmente se emplean en gran escala programas para computadoras que, en parte, toman en cuenta los problemas especiales de los puentes. En los capitulos siguientes se hara referencia a Ia bibliografia que trata los problemas especiales de calculo.

1.4. Prescripciones y normas como bases de proyecto Observacion previa Las prescripciones y normas del DIN (lnstituto Aleman para Normalizaci6n) no son 路 leyes, sino directivas que deben observarse en los casos r!3gulares. En casos particulares -en especial para grandes puentes y para nuevas formas o metodos constructivos- es posible apartarse de las normas DIN, con Ia anuencia de las autoridad~~l? legal.es competentes, cuando se puede demostrar en forma fehaciente que se cumplen las condicio.nes de estabilidad y capacidad de servicio. En casos especiales, hasta es necesario apartarse deJa norma, cuando existen nuevos conocimientos que todavia no han sido considerados en las 路 DIN . Es de hacer notar que Ia incorporaci6n de nuevos conocimientos en las hojas DIN de Ia Republica Federal de Alemania, a menudo requiere varios alios. Por otra parte, nadie se sustrae de Ia responsabilidad por el hecho de haber aplicado, por decision propia, las normas DIN. Una responsabilizaci6n al DIN (lnstituto Aleman para Normalizaci6n) y a aquellos que participan en Ia formulaci6n de las normas DIN esta fuera de toda posibilidad. \.1

1.4.1. Secciones trasversales, pendientes, transiciones, etc. "Strassenbau von A-Z" (Construcci6n de caminos de Ia A a Ia Z) es una colecci6n de hojas sueltas, que contiene especificaciones y directivas tecnicas oficiales para planeamiento, construcci6n y mantenimiento de caminos. Esta colecci6n ha sido publicada por Ia "Forschungsgesellschaft tor das Strassenwesen" (Sociedad de lnvestigaci6n Caminera) . Editorial Erich Schmidt, Berlin, Bielefeld, Munich. Algunas especificaciones pueden obtenerse a traves de Ia editorial Kirschbaum, Bad Godesberg. Las indicaciones mas importantes se encuentran en [5]- Betonkalender 1975 (tomo II , pags. 937 a 1120) y en RAL Richtlinie tor die Anlage von Landstrassen (Directivas para Ia construcci6n de caminos). RAST

Richtlinie fOr die Anlage von Stadtstrassen (Directivas para Ia construcci6n de calles urbanas) .

1.4.2. Hipotesis de cargas Para las ediciones vigentes en cada caso路, debe consultarse el Betonkalender: "Verzeichnis von Baunormen und technischen Baubestimmungen " (Listado de normas para Ia construcci6n y las determinaciones tecnicas)*. DIN 1072

Puentes carreteros y de caminos secundarios, hip6tesis de cargas.

* En el fndice general del Betonkalender figura como : Baunormenverzeichnis, con indicaci6n de tomo, capitulo y pagina. (N. del T.)

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DV 804

Ferrocarriles Federales Alemanes. Prescripciones para puentes ferroviarios y otras obras de ingenieria.

Dl N 1055

Hip6tesis de cargas para construcciones. Cargas por viento sabre construeclones no sensibles a oscilaciones.

DIN 18.005 Protecci6n contra ruidos; ver tambilm leyes de protecci6n contra emisi6n de ruidos.

1.4.3. Calculo y dimensionado, detalles constructivos DIN 1075

Directivas para el dimensionado y Ia ejecuci6n de puentes monoliticos.

DIN 1045

Construcciones de hormig6n y de hormig6n armado, dimensionado y ejecuci6n.

DIN 4224

Elementos auxiliares para el calculo y dimensionado de elementos constructivos de hormig6n y hormig6n armado (Cuadernos 220 y 240 del OAf Stb.)

DIN 4227

Hormig6n pretensado, directivas para el dimensionado y Ia ejecuci6n; ademas: directivas para Ia inyecci6n de mortero en vainas, de pretensado, ademas: lista de los procedimientos de pretensado aprobados.

DIN materiales

Acero, acero para pretensado, hormig6n; ver indicaciones en el tomo I de esta obra (Bases para el dimensionado de estructuras de hormig6n armado).

DIN 1053

Mamposterias, calculo y ejecuci6n.

DIN 1054

Terrenos de fundaci6n, carga admisible del terreno.

DIN 4014

Pilotes pertorados.

' DIN 4026

Pilotes hincados.

DIN 4017

Partes 1 y 2. Calculos a rotura de los terrenos de fundaci6n .

DIN 4019

Terrenos de fundaci6n. Calculos de asentamientos.

DIN 4220

Disposici6n del andamiaje. Determinaciones complementarias de Ia DIN 4420 para Ia ejecuci6n de cimbras.

1.4.4. Disposiciones tecnicas .StB, disposiciones complementarias, aprobaciones del lnstituto para Ia Tecnica Constructiva, decretos del BMV (Ministerio de Transportes) o de los Estados. Lamentablemente, debido a Ia lenta adaptaci6n del DIN a nuevos desarrollos, experiencias, etc., fueron emitidas numerosas disposiciones especiales de las administraciones de carreteras del Gobierno Federal o de los Estados, que deben ser consideradas caso por caso. En 1976 fueron introducidas en toda Ia Republica Federal las "Prescripciones tecnicas adicionales" (ZTV - K76) cuya finalidad es colocar Ia licitaci6n y Ia ejecuci6n de Ia obra en una base comun. AI mismo tiempo aparecieron las "Condiciones contractuales adicionales para 4

,


Ia ejecuci6n de trabajos de construcci6n de carreteras y puentes" (ZVB - StB 75) para el ambito de las grandes carreteras federales.

1.4.5. Reglamentos extranjeros Para puentes en el extranjero, en general, deben tenerse en cuenta los reglamentos del pals correspondiente, los cuales, en parte, difieren esencialmente de las prescripciones alemanas. Los mas importantes son los de Suiza: SIA - Norm 160 "Norm fur die Belastungsannahmen, die lnbetriebnahme und die Oberwachung der Bauten" (Norma para hip6tesis de carga, Ia puesta en servicio y Ia supervision de Ia obra). USA: AASHTO

"Standard Specifications for Highway Bridges: USA" (Especificaciones Estandar para puentes carreteros, U.S.A.).

Gran Bretaria: BS 153

"Girder Bridges" (Puentes de vigas), Parte 3.

CP 110 "The structural use of concrete" (EI uso estructural del hormig6n). Publicado en el Betonkalender, 1976. lnternacional: CEB- FIP " Model Code" (C6digo- modelo), 1978, elaborado como modelo de c6digo para los parses de Ia Comunidad Europea.

5


2 Concaptos y notaci6n

2.1. Conceptos espaflol

ingtes

explicacion

puente fluvial

bridge crossing a river

puente sabre rfo caudaloso

bridge crossing a stream

puente de acceso, puente en rampa

approach bridge

puente en cauce mayor de un rfo o para alcanzar altura de paso

puente sabre un valle, viaducto

viaduct, valley bridge

puente que cruza un valle

puente en ladera

bridge along valley flank

puente a lo largo de una ladera de un valle

cruce sabre nivel, paso superior

overpass-crossing

puente que cruza sabre un camino

cruce bajo nivel, paso inferior

underpass-crossing

puente para cruzar debajo de un camino

puente carretero elevado

elevated highway-bridge

puente sabre calles urban as

carretera elevada

elevated road-bridge

o sabre lfneas ferreas

puente carretero

highway-bridge

puente en autopistas

freeway-bridge

puente sabre camino secundario puente peatonal

6

pedestrian bridge

designaci6n del puente segun el tipo de trafico

por


puente ferroviario

railway bridge

puente - canal

canal bridge

acueducto

aquaeduct

puente para tuberfas

pipe line bridge

puente para trasportadores

conveyer bridge designaci6n del puente segun el sistema portante

puente en viga

beam bridge

puente en arco

arch bridge

puente suspendido

suspension bridge

puente atirantado

cable-stayed bridge

"viga tipo Langer"

arch-supported beam

~

::!1?>

~~

~ viga soportada por arco liviano

puente colgante anclado en el terreno, o puente colgante autentico

suspension bridge

cables anclados en bloques de anclaje

puente colgante de rigidez pro pia

self anchored suspension bridge

cables anclados en Ia propia viga

puente con tablero superior

deck bridge

calzada sobre las vigas del puente

puente con tablero inferior (en artesa)

t~ugh bridge 1\

superestructura

superstructure

Ia viga portante propiamente dicha

infraestructura

substructure

concepto colectivo para estribos, apoyos, pilares,

calzada inferior entre las vigas del puente

etc . que consta de: estribo el estribo consta de : asiento de apoyo pared de apoyo ala

abutment

obra de terminaci6n en los extremos del puente

bridge seat et bearing wall, br7ftwall wing wall

7


-------

pilas o pilares

pier

columnas, apoyos

column;ls

fundaciones, cimientos

foundation, footing

losa de tablero

roadway slab

viga principal, VP

main girder

viga-placa

T- beam

viga-caj6n

box- girder

viga trasversal, VT

transverse beam cross girder.

mamparo trasversal o diafragma

diaphragmf

viga trasversal extrema

end cross beam

estructura del tablero

deck structure

viga de borde

f ~ia

s

beam

~?Z'?'Z?T

~ para dar rigidez a Ia viga principal o para distribuir las cargas entre varias VP en el estribo

viga trasversal y longitudinal con losa de tablero entre vigas principales terminaci6n del borde lateral del puente placa de hormig6n entre el cordon de Ia acera y Ia viga de borde

Josa lateral (acera)

antepecho (a)

breast wall

banco de apoyo (b) en pilas 6 estribos

bearing chair bridge seat

mecanismo de apoyo

bearing

apoyo fijo

fixed bearing

apoyo m6vil

movable bearing expansion bearing

8

las pilas o las columnas apoyan Ia estructura entre los estribos

separa r.elleno de suelos de Ia

trasmiten las cargas de Ia superestructura a los estribos o a las pilas no permite movimientos longitudinales o trasversales entre Ia superestructura y Ia infraestructura posibles movimientos con junta de deslizamiento o rodillos


apoyo de deslizamiento

sliding bearing

apoyo de rodillo

roller bearing

apoyo pendular

pendulum bearing

pilar, o columna pendular

rocking pier

apoyo lineal

linear bearing

permite movimientos de giro de Ia superestructura alrededor de una linea

apoyo puntual

point bearing

permite movimientos de giro en todas direcciones de Ia superestructura, alrededor de un punto (teorico)

junta de transicion

expansion joint movable joint

transicion del tablero entre estribo y superestructura o en juntas de Ia superestructura, tapado de Ia junta, salvando movimientos relativos de los elementos constructivos

sell ado

sealing

capa impermeable entre Ia losa de tablero y Ia calzada

riel de seguridad

guard rail

baranda

railing

cordon (de Ia acera)

curb

desagOe

drainage

por ejemplo, formado por columna pendular

etc., son conceptos , en general, conocidos

2.2. Notaciones路 En los anos 1974 a 1976 el CEB elaboro una notacion uniforme para los paises europeos, obteniendo tambien una amplia adhesion del ACI (American Concrete Institute, USA), en forma tal que en casi todo el mundo se emplean las mismas notaciones en las construcciones monoliticas. Este hecho es un importante alivio para una colaboracion internacional, tanto en Ia practica como en Ia investigacion. Lamentable mente, Ia Comision Alemana para Normas, 1978, no ha adoptado la totalidad de Ia notacion del GEB, lo cual resulta muy deplorable. El manuscrito de este tomo estaba casi listo con Ia notacion del CEB, cuando se conocio esta decision equivocada para Ia DIN 1080. Se renuncio a una modificacion. Por elfo, deberan considerarse aqui las siguientes diferencias con Ia notacion de las normas alemanas : N V F P

fuerza fuerza = fuerza = fuerza =

=

normal, o tambien fuerza de compresion o traccion cortante, como componente yertical de una fuerza o carga, en gene_ral (force) de pretensado (frestressing force)

9


a T T c s p q f

10

= = = = = = = =

sobrecarga torsion temperatura hormig6n (Qoncrete), compresi6n (ÂŁOmpression) acero debido al pretensado (subfndice) sobrecarga, por unidad de area resistencia


3 Historia de Ia construcci6n de puentes

Desgraciadamente no existe hasta ahora en idioma aleman una exposici6n adecuada de su historia, acorde con Ia importancia de Ia construcci6n de puentes aunque, posiblemente, se haya empleado en esto Ia misma cantidad de esfuerzo creativo humano, coraje y tam bien energia, que para las realizaciones en otros campos de acci6n que tradicionalmente aparecen en los libros de historia. En el ambito del idioma ingles, esto es diferente, especialmente en lnglaterra que, en el siglo XIX, contaba con numerosos y eminentes constrtJctores de puentes. En Ia bibliografia se mencionan obras sobre este tema. Desde los tiempos mas remotos, se encuentran en los pueblos primitives, puentes rusticos de madera o de sogas en forma de vigas simples, vigas atirantadas o colgantes. Desde epocas tempranas, los pueblos civilizados ya construian puentes artisticos; asi, los chinos tendian vigas de granito con luces de algo mas que 18 m; carpinteros alemanes y suizos llevaron, en el siglo XVIII , Ia construcci6n de puentes de madera a un elevado grado de perfecci6n. 'EI puente de madera sobre el rio Rin en Schaffhausen, construido en 1758 por el maestro carpintero J. U. Grubenmann, tenia Ia considerable luz de 118 m. Los chinos y los romanos, ya antes de Cristo, construian bovedas de piedra. Entre los romanos el arte de Ia configuraci6n (arcos semicirculares de hasta 30 m de luz) y el trabajado de los materiales lleg6 a un alto grado de florecimiento. Como ejemplo citaremos al Puente de los Angeles de Adriano sabre el rio Tiber, en Roma, y el Ponte Piedra, en Verona . Valles enteros fueron cruzados por estos sobresalientes maestros constructores con sus acueductos (Pont du Gard, cerca de Nimes, al sur de Francia, aiio 180 d. de C.). Tambien los turcos construyeron, en epoca temprana, puentes de piedra de grandes luces, sin embargo, en general, en forma de arco levemente ojivado. En Ia Edad Media, las b6vedas comenzaron a ser mas rebajadas (luces hasta 50 m). Ejemplos : Puente Escaligero en Verona (1354), Ponte Vecchio en Florencia, puente sobre el R6dano en Aviii6n, puente sabre el Danubio en Regensburg (Ratisbona), el Karlsbrucke en Praga y puente sabre el rio Meno en Wurtzburg, entre otros. Los puentes de hierro fundido, con forma de arco, surgieron a fihes del siglo XVIII. Ya en 1750 los chinos construian los primeros puentes de cadenas. Con el advenimiento del ferrocarril se hicieron necesarios los grandes puentes para cargas pesadas. Pesados puentes de piedra salvan valles enteros, como por ejemplo, el puente sobre el valle del Golsch en Sajonia, con 578 m de longitud y 78 m de altura. Como nuevas materiales se usaron el hierro forjado y el acero. En 1846, Robert Stephenson, el hijo del inventor de Ia locomotora, erigi6 el 11


puente Britannia, siendo este el primer gran puente de vigas (cajones huecos de hierro forjado) con 141 m de vanu central sobre el estrecho de Menai en Gales, lnglaterra. Poco despues se construyeron grandes puentes con vigas de enrejado de acero como, por ejemplo, en 1850, el puente sobre el Vlstula en Dirschau, con 6 tramos de 124 m de luz cada un.o. Empezaron a surgir puentes colgantes y de armaduras de reticulado. Gigantescas luces fueron cubiertas por enormes puentes en voladizo como, por ejemplo, el puente ferroviario sobre el Firth of Forth en Escocia con luces de 512 m ( 1883 a 1890). A partir de 1900 se construyeron los primeros puentes con el nuevo material : hormigon. AI principio se ejecutaron arcos de tres articulaciones, en los cuales el hormigon solo remplazo al material "piedra". El hormigon armado, llamado en aquella epoca "Eisenbeton" {hierro-hormigon), se empleo al -principia para losas de tablero, luego para nervaduras de arcos, etc. Recien despues de 1912, aproximadamente, se paso a Ia construcci6n de puentes de vigas y de porticos, sin embargo, solo de luces hasta aproximadamente 30 m. Simultaneamente los puentes en arco de hormigon armado alcanzaban dimensiones cada vez mayores. Entre 1941 y 1945 se construyo, en Suecia, el puente Sando con un arco de 280 m de luz. Los puentes de hormigon pretensado surgieron a partir de, aproximadamente, 1938. Recien despues de 1948 el hormigon pretensado conquist6 Ia construccion de puentes donde, de preferencia, se utilizaron vigas de hasta 230 m de luz. Con cables inclinados, en 1977 ya se alcanzaron luces de aproximadamente 300m (puente Pasco-Kennewick, sobre el rio Columbia, proyecto Leonhardt, y puente Brotonne sobre el rio Sena, proyecto Jean Muller) . La historia del hormigon pretensado hasta aproximadamente 1954, ha sido descrita en [ 4 ], Cap. 20.

12


4 Materialas para puentas monoliticos

4.1. Piedras naturales 4.1.1. Ventajas de las piedras naturales Las piedras naturales resistentes a Ia intemperie como por ejemplo granito, porfiro, diorita, basalto, lava basaltica, piedra caliza como Ia de sedimentos triasicos, marmol, areniscas siliceas, tobas calizas duras y travertinos, fueron empleadas con gran exito para pii?S, estribos y bovedas, en parte como elementos portantes yen parte como frentes de mamposteria o como revestimientos. El empleo de piedras naturales en los puentes lamentablemente es cada dia mas raro, debido a los altos costos del labrado. Sin embargo, es de desear que urgentemente vuelvan a emplearse piedras naturales, porque: 1. Las superficies vistas de una piedra natural bien elegida (mamposteria o revestimientos con lajas) superan ampliamente, desde el punto de vista estetico, los colores poco agradables del hormigon a Ia vista, contribuyendo, en esta forma, a una mayor calidad estetica de las construcciones del medio ambiente: paisaje o ciudad . iVale Ia pena gastar dinero en ello! 2. La piedra natural envejece mejor que el hormigon, es decir que, aun despues de muchos aflos, tiene un mejor aspecto (ejemplo, los puentes romanos) y, ademas, se mantiene mejor en una atmosfera industrial, siempre que se haya elegido una piedra apropiada. 3. La resistencia a Ia abrasion contra Ia erosion agua + arena, es esencialmente mayor que Ia del hormigon, lo cual es importante para pilas de puentes fluviales. A veces a Ia piedra natural se Ia llama "material de construccion propio de Dios" porque, en general, debido a su textura tiene vida y colorido, en contraposicion a Ia superficie "muerta" del hormig6n. A traves de Ia forma de realizar Ia mamposteria (tamaflo de las piedras, juntas, mortero), pueden obtenerse efectos sumamente variados, dando, aun a grandes superficies, una "escala humana" . El efecto del "brutalismo", que es propio de cierto tipo de arquitectura de los aflos 1960 a 1976, no puede producirse con Ia piedra natural.

4.1.2. Propiedades de las piedras naturales La muy elevada resistencia a compresi6n de algunas rocas deberia estimular Ia union de piezas de piedra con el objeto de formar vigas esbeltas de gran resistencia segun el principia del hormig6n pretensado.

13


Tipo de roca

Granitos muy duros semiduros poco duros

Densidad t/m3

Resistencia cubica a compresi6n M Pa = N/mm2

Valores medios

2,8

120 80 45

2,8

Bas alto

3,0

100

Lava basaltica

2, 3

30

Marmo! de Carrara Areniscas muy duras semiduras medianamente duras poco duras

- 2, 8 2, 6 - 2,9 2,2

2,6

- 200

-

120 80

50 - 200

P6rfiro

Piedras calcareas

Modulo de elasticidad E MPa

-

200

- 180 75 - 200

-

-

-

7,6

2,5

-

6, 5 . 10

5,8

10

4 4

10, 3 . 10

4

150

flO

150 100 60 20

3,8

200 150 100 60

4,0- 9, 2 . 10

0,8

4

4 - 1, 8 . 10

Los coeficientes de fluencia lenta de rocas primitivas y de piedras calcareas duras son tan reducidos que se pueden despreciar, pero para areniscas son tan elevados, que en el hormig6n aumentan claramente Ia fluencia lenta del mismo.

4.1.3. Tipos de aparejo de piedras naturales (ver tambit'm Ia DIN 1053) Las piedras naturales se obtienen en cantera tal como se encuentran en los yacimientos, por ejemplo en forma monolitica, estratificadas en capas gruesas o delgadas, disgregadas, etc., ya sea en bloques grandes (granite) que luego son aserrados en paralelepipedos o placas, o bien se obtienen directamente en lajas naturales. El adecuado trabajado ulterior depende en gran medida de Ia particularidad del yacimiento.

4. 1.3. 1. Albai'lilerfa frontal Se alternan hiladas de piedras colocadas a soga y a tiz6n; las primeras tienen entre 150 y 200 mm de espesor y las segundas, entre 250 y 400 mm. Se levantan 2 a 4 hiladas y luego se rellena Ia parte interior con hormig6n; se agrega ceniza volcanica (que contiene Si0 3 ) o trass (puzolana), o bien cemento de altos hornos, pobres en calcic, para evitar las afloraciones de caL Con Ia utilizaci6n de este tipo de revestimiento, se obtiene una union Intima entre Ia piedra natural y el nucleo de hormig6n, asegurando una colaboraci6n integral de Ia albanileria, por lo cual es especialmente indicada para pilas fluviales.

Fig. 4.1.

14

Albanileria frontal.


4. 1.3.2. Revestimientos o recubrimientos La albariilerla se ejecuta a posteriori, en pequerios espesores (de 100 a 200 mm), delante del hormig6n endurecido y se ancla mediante barras de acero. En el caso de recubrimiento con placas, en general, es suficiente que estas tengan un espesor de 40 a 80 mm. Los anclajes deben hacerse de acero tipo V4A (inoxidable) o bien empotrarse en un mortero denso, confiable. El revestimiento no debe incluirse en Ia secci6n trasversal portante. El espacio entre el revestimiento y el hormig6n puede quedar hueco (iaireaci6n!) o rellenarse con un mortero de cal y cementa. En el caso de pilares altos, sometidos a elevados esfuerzos, debe posibilitarse el acortamiento del hormig6n por flueneia lenta con respecto al revestimiento , sin sufrir una gran coacci6n. Los revestimientos son mas baratos que las albariilerlas frontales.

4. 1. 3. 3. Aparejos de albaflilerla La albaflileria de silleria (Fig. 4.3) exige el diserio de Ia disposici6n de los sillares, medidos y numerados individual mente. Las superficies vistas son labradas en forma diversa, como a punta, abujardado, martelinado o aserrado. Es adecuada cuando los requerimientos son severos, en cuanto al aspecto cuidado, o cuando los formatos de las piedras son grandes. Resulta un trabajo caro. Albaflilerla con lajas de canteras (Fig. 4.4) . Es adecuada cuando en las canteras se encuentran estratos naturales de espesor aproximadamente constante (por capa). Espesores de las capas, en lo posible alternandolos, de 100 a 400 mm. Las superficies a Ia vista son trabajadas a punta o a bujarda. Las longitudes de los sill ares deben ser de 1,4 a 3 veces Ia altura de las hiladas. Las juntas verticales deben desplazarse, como mlnimo, en h/3. La disposici6n de las piedras quedara a cargo del albariil colocador, el cual debera tener experiencia de como obtener. un aspecto vlvido (Fig. 4.5).

Corte A-A /

/ /

A

mortero Corte vertical Fig . 4.2.

Planta

Revestimiento posterior con piedra.

Fig . 4 .3. Albariilerfa de sillerfa.

15


Fig. 4.4. Albaflileria con lajas de cantera regulares, las juntas horizontales son corridas.

Fig. 4.5. Albaflileria con lajas de cantera irregulares; las juntas horizontales, a veces, estfm interrumpidas por piedras mas altas y tambi{m estan desplazadas.

Fig. 4.6.

Albaflileria de piedra de cantera.

Fig. 4. 7. Albanileria cicl6pea.

La albanilerla de piedras de-cantera se ejecuta utilizando piedras-laja que aparecen en capas, sin mayor tratamiento de las caras plan as. En consecuencia lasjuntas horizontales son irregulares. Las juntas verticales son poco o nada labradas (Fig. 4.6). Este tipo de albanileria exige una mano de obra habil y noes conveniente para recubrimientos como los de Ia Fig. 4.2, sino que requiere una union mediante una capa suficientemente gruesa de hormig6n, a Ia que pueden agregarse trozos de piedra. La albanilerla cic/6pea se ejecuta, de preferencia, con rocas erraticas de Ia epoca glacial o, en las montanas, con piedras obtenidas por voladuras en canteras . Los espacios huecos se rellenan con piedras menores, trabadas, con lo que se producen juntas de espesores variables. La albanileria cicl6pea es adecuada para los muros de sostenimiento.

16


4.1.4. Resistencia de Ia albanilerla y del mortero La resistencia de Ia albaiiileria depende de Ia resistencia del mortero, del espesor de Ia junta, de las condiciones en que estan las superficies de apoyo, del rellenado uniforme de las juntas y de Ia clase de adherencia. Cuando Ia albaiiileria es,portante (bovedas, pilares, etc.) se recomienda comprobar Ia resistencia y el modulo de elasticidad E sobre probetas suficientemente grandes (cubos de por lo menos 0,5 m de lado). La posible resistencia a compresion, para granito de resistencia media, es - 60 MPa, Ia resistencia admisible a compresion puede ser igual a 1/3 fcube ( 1/3 de Ia resistencia cubica). En el caso de que Ia resistencia de Ia albaiiilerfa sea elevada, no hay inconveniente para su aprovechamiento, aun cuando por causa de Ia fluencia lenta del hormigon, todavia pueden presentarse aumentos de tensiones en Ia mamposteria. Mortero: debe darse preferencia a los morteros de cal y cemento (son menos quebradizos que los exclusivamente de cemento) asi como los de cementos Portland o de altos hornos con agregado de trass (puzolana), calidad de mortero Ill se~un Ia DIN 1053. Las capas de mortero, delgadas (10 a 20 mm), son favorables para solicitaciones elevadas, porque resisten a valores varias veces mayores que Ia resistencia cubica a compresion del mortero.

4.2. Sillares artificiales En las construcciones de puentes, a veces se utilizan, en pilares y estribos: Ladrillos Klinker para obras elevadas KMz 28 Ladrillos para revestir VMz 20

resistencia a compresion 28 MPa resistencia a compresion 20 MPa

__ Superficie de hendedura = superficie a Ia vista Canaleta para hendido

Fig. 4.8. Sillares de hormig6n, hendidos (segun Maculan) , de 825 a 845.

4.3. Hormigon Para superestructuras de puentes deben emplearse, en general, las calidades de hormigones normales 825 a 855 y para las fundaciones, los pilares revestidos y los contrafuertes, las calidades 815 a 835. Para grandes luces puede ser ventajoso el empleo de hormigones livianos de alta resistencia L8 35 a L8 45, debido a su bajo peso especifico aparente. En el caso de elementos constructivos gruesos, se debe tratar de llegar a un calor de hidrataci6n reducido, usando cementos tipo L, de endurecimiento Iento y cantidades moderadas de cemento y, cuando se efectua un tratamiento ulterior (curado), mantenerlo calido durante varios dias y evitar Ia evaporaci6n de agua. Para mayores detalles sobre el material de construcci6n hormig6n, ver el tomo I de esta obra.

Superficies del hormig6n a Ia vista La textura y el color de las caras vistas del hormig6n ejercen una influencia esencial sobre el aspecto de los puentes monoliticos. Es indispensable tener un encofrado uniforme y estanco, cemento y 路arena siempre iguales y composici6n invariable de Ia mezcla y una compactaci6n inobjetable. Las juntas de trabajo deberan ser rectilineas y pueden ser marca-

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das por pequenos listones de madera. Con muchos cementos, el color del hormig6n results desagradablemente grisaceo y produce un aspecto triste, que puede evitarse agregando pigmentos colorantes o bien aplicando posteriormente pinturas especiales, permeables al vapor de agua y resistentes a los alcalis. Antes de pintar el hormig6n debe removerse, lo mejor posible, Ia pelfcula de lechada de cemento, porque esta, por regia general, es altamente porosa y danin.a para Ia adherencia de Ia pintura. Ver hoja explicativa "Sichtbeton" (Hormig6n a Ia vista), Seton-Verlag, Dusseldorf, 1977. La manera mas adecuada para mejorar el aspecto de las superficies vistas del hormig6n; rugosas por el encofrado, es Ia tecnica de labrado de los canteros: cincelado, o bien, picado fino o grueso. Casi todas las autopistas construidas entre 1934 y 1940 han sido trabajadas en esta forma y, hasta ahora, conservan su buen aspecto. Lamentablemente este tipo de trabajo es muy caro.<EI arenado es inadecuado.

4.4. Aceros Como aceros para armaduras deben utilizarse barras de acero para hormig6n, nervuradas, de las calidades BSt 420/450 o 500/550, porque sus elevadas calidades de adherencia y resistencia son necesarias para Ia limitaci6n de fisuras. En lo posible seria conveniente evitar el empalme por yuxtaposici6n para 0 > 20 mm. Pese a Ia solicitaci6n dinamica de los puentes, Ia resistencia a Ia fatiga pocas veces es determinante. Las mallas de acero soldadas son adecuadas como armadura "de piel". Para lo demas ver tomos I y Ill de esta obra. Como aceros para pretensado, para elementos tensores de partes constructivas de hormig6n se pueden utilizar todos los aceros para pretensado admitidos, cumpliendo las condiciones de su aprobaci6n .

4.5. Recubrimientos e impermeabilizaciones 4.5.1. Recubrimientos (pavimentos) El adoquinado es anticuado y no deberia utilizarse mas para puentes. Asfaltos fundidos de 40 a 60 mm de espesor Hormigones asfalticos de 50 a 70 mm de espesor El hormig6n, como recubrimiento en puentes, siempre se debe ejecutar armado. Espesor minimo: 180 mm. Este pavimento debe asegurarse contra el deslizamiento sobre Ia imperme'lbilizaci6n. Cuando se tiene una armadura superior longitudinal constituida por 0 12, e = 100 mm, y recubrimientos de 40 a 50 mm, puede prescindirse de juntas trasversales. Las losas de hormig6n armado con libre apoyo y sometidas directamente al tratico solo son durables en paises sin heladas intensas o cuando no se usen sales descongelantes, y solo son econ6micamente convenientes y tecnicamente adecuadas con hormigones de alta calidad, pendiente minima de 2%, recubrlmiento minimo de hormig6n de Ia armadura superior o igual a 40 mm y limitaci6n del ancho de las fisuras a 0,1 mm. (iSolo se admiten fisuras por flexion!)

4.5.2. Jmpermeabilizaciones Ningun recubrimiento es totalmente impermeable, ni siquiera el asfalto fundido. Por este motivo las losas de tablero deben protegerse en forma confiable contra aguas agresivas (ila soluci6n acuosa de sales anticongelantes es especialmente peligrosa!). Mientras se utilicen sales u otros anticongelantes agresivos, en los parses con heladas intensas deberan disponerse impermeabilizaciones resistentes entre Ia losa de tablero y el pavimento. 18


Losa lateral o central

~

Pintura de imprimaci6n Capa de sellado de material sintetico, previo espolvoreado Mastic asfaltico Pegamento Lamina impermeabilizante Asfalto fundido

11111111111111111111111111111

Hormigon asfaltico

mnnmu

Fig. 4.9. lmpermeabilizaci6n de mastic sobre capa de. sellado de material sintetico .

Se consideran impermeabilizaciones adecuadas: laminas de cobre o de aluminio pegadas con bitumen o bien laminas de materiales sinteticos, como por ejemplo, "Rhepanol". Una capa de un mastic rico en bitumen de aproximadamente 10 mm de espesor, ha dado buenos resultados. En algunos casos se colocaron, debajo de Ia impermeabilizaci6n, unos vellones de fibra de vidrio, en bruto, para reducir Ia tension del vapor con elfin de evitar las ampollas de vapor que pueden producirse por Ia evaporaci6n de agua sobrante en _el hormig6n . En partes daiiadas de Ia impermeabilizaci6n, Ia fibra de vidrio actua como un drenaje y propaga los agentes daiiinos, de modo que causa mas daiio que ayuda. El riesgo de Ia formaci6n de burbujas es reducido y se combate mejor con una impermeabilizaci6n de resina epoxi (ver Fig. 4.9 y [10]). Las impermeabilizaciones, en general, se recubren con una capa de protecci6n. Para Ia protecci6n de las superficies contra Ia acci6n de las sales descongelantes, se les aplican varias manos de pinturas sinteticas resistentes a los fllcalis en general, de resinas epoxi. Las administraciones viales describen Ia mayor parte de las veces, en los pliegos de especificaciones y dibujos normativos, los tipos de impermeabilizaci6n de su preferencia.

4.6. Materiales sinteticos, no metalicos o similares Otros materiales seran tratados al comentar los elementos accesorios de los puentes tales como mecanismos de apoyos, transiciones del tablero, desagOes, etc. (ver Caps. 16, 17 y 18).

19


5 1.C6mo sa origina el proyecto de un puente? 5. 1. Datos para el proyecto Para comenzar seriamente con el proyecto de un puente, se necesitan numerosos datos: 1. Un plano general en planta con datos de obstaculos que deben ser superados, como rios, carreteras, caminos, ferrocarriles y, en el caso de valles, lineas de nivel. Trazado deseado para Ia nueva via de comunicaci6n. 2. Corte longitudinal a lo largo del eje del puente planeado, con los requerimientos de galibos y anchos de paso. Perfil longitudinal deseado de Ia via caminera que se quiere construir. 3. Ancho del puente, ancho de los carriles de tn1fico, carril de emergencias, aceras peatonales, etc. 4. Condiciones de las 'fundaciones, . ensayos de perforaciones, en lo posible con informes geol6gicos y de mecanica de suelos. Caracteristicas de las capas de los suelos existentes. El grado de dificultad de las fundaciones tiene una influencia considerable sobre el sistema constructivo y sobre las luces mas econ6micas de los tramos. 5. Condiciones locales, posibilidades de acceso para el transporte de equipos, materiales y componentes .constructivos. {..Cuales materiales pueden obtenerse en Ia zona en condiciones econ6mica y tecnicamente favorables? {..Que posibilidad existe de obtener agua limpia y energia electrica? {..Se cuenta con una tecnica ejecutiva altamente desarrollada o debe construirse con metodos primitivos y con pocos operarios especializados? 6. Condiciones meteorol6gicas y ambientales, crecidas de agua, fluctuaciones de mareas, periodos de sequia, temperaturas medias y extremas, periodos de heladas. 7. Tipo de ambiente: paisaje libre, terreno llano, ondulado o montanoso, o acaso un valle entre montanas . .Ciudad con construcciones antiguas en pequena escala o con grandes construcciones modernas. La escala ambiental tiene una influencia esencial sobre el proyecto. 8. Condiciones del ambiente. Gualidades esteticas: puentes en Ia zona urbana, que influyen sobre Ia imagen de Ia ciudad y que, a menudo, son vistos desde cerca, especialmente los

20


puentes peatonales, que necesitan una configuraci6n mas delicada que los puentes en paisajes Iibras y amplios. t,Son necesarias protecciones contra salpicaduras y ruidos, para los peatones? t,Es necesaria Ia protecci6n contra ruidos, para el vecindario? Es indispensable que el proyectista haya visitado ellugar y las adyacencias del puente o que, por lo menos, los conozca a traves de buenas fotografias.

5.2. El proceso creador del proyecto de grandes puentes Los datos citados deben obtenerse con atenci6n y almacenarse en Ia mente. Despues el puente debe adquirir, en Ia imaginaci6n, una primera forma. Para ello el proyectista debe haber visto, concienzudamente, muchos puentes y en esta forma, en un largo proceso de aprendizaje, haber estudiado y analizado criticamente muchas soluciones y posibilidades de soluci6n. El proyectista debe saber en que casos es conveniente un puente viga, un puente en arco o uno suspendido, que influencia ejercen las condiciones de fundaci6n sobre Ia elecci6n de las luces de los tramos y del sistema estatico, que alturas necesitara para una luz de un tramo que tiene "in mente" , etc. Esto significa que, para concebir una idea de proyecto utilizable, deben estar almacenados en Ia mente un sinnumero de conocimientos sobre puentes, prontamente al alcance de Ia mano. A veces, a Ia hora de las estrellas, surge Ia idea de una nueva soluci6n, que se adapta mejor a Ia tarea que las formas constructivas conocidas (intuici6n, creatividad , innovaci6n) . Ni bien una idea de proyecto ha tornado forma en Ia mente, puede comenzarse con el dibujo -de preferencia sobre papel trasparente colocado sobre el trazado del corte longitudinal, desde el principia en escala- , pero a mano levantada y, ademas, con trazo grueso. i Para esto se deberia aprender a dibujar a mano levantada en Ia escuela! Para un puente en viga (ique es el sistema mas simple!) se comienza con Ia posible lfnea de cotas de Ia calzada; despues se indican , tentativamente, las ubicaciones de los pilares y de los estribos, asi coruo Ia linea de cotas inferiores de Ia viga, teniendo en cuenta Ia altur:..a conveniente de Ia misma, Ia cual sera esbelta si asi lo exigen razones tecnicas - poco esbelta cuando, debido a Ia competencia , es necesario reducir los costos- . Despues se observa criticamei1te y con calma el primer croquis. t,Son buenas las proporciones entre las luces de los tramos y Ia altura libre debajo de Ia viga? t,Estan ubicadas las pilas en forma adecuada con respecto al entorno? ÂŁ,Cuales son las condiciones de las fundaciones para las pilas y los estribos, en los lugares elegidos? ÂŁ,Es adecuada Ia curvatura del perfil longitudinal? l,ES compatible el cordon inferior eventualmente curvado (viga con voladizo) con una curvatura en planta de Ia viga? Despues seguira un segundo croquis y luego un tercero, ahora ya con cortes trasversales de Ia superestructura y con consideraciones sobre las pilas. l,C6mo resulta Ia proporci6n altura-ancho de las pilas? ÂŁ,Sera mejor adoptar un mayor numero de pilas mas pr6xi mas? Comienza Ia consideraci6n y representaci6n espacial. Se fijan los croquis a Ia pared, a Ia altura de Ia vista, para observarlos desde una distancia mayor y tambien en forma oblicua, para recabar Ia critica de los colaboradores y para ponderar los diferentes procedimientos constructivos, porque estos ejercen una gran influencia sobre el proyecto, cuarido es necesario mantenerse en Ia competencia. Cuando Ia vista y Ia secci6n trasversal del croquis de Ia estructura hecho a pequena escala (1:200, 1:500 hasta 1:1000) son satisfactorias, Ia secci6n trasversal puede dibujarse a escala mayor (1 :100 hasta 1 :50), para ponderar Ia forma conveniente de Ia viga (losa, vigas individuales o viga-caj6n) . TambiEm en este caso deben dibujarse varias soluciones para comparar las relaciones entre Ia altura de Ia viga y el espesor de Ia losa en voladizo, o con respecto a Ia viga de borde, etc.; en este momenta ya se pueden estimar las dimensiones tales como espesores de las losas de tablero, de las almas, de los cordones inferiores, etc., utilizando valores tom ados de Ia practica. Estos valores practicos estan basados en proyectos anteriores, semejantes y estudiados a fondo. 21


Con estos primeros resultados el proyecti~ta deberia enclaustrarse para meditar, y despues de haber dormido una vez, volver a repasar nuevamente todo, concentrado y con los ojos cerrados. i,Estan cumplidas todas las condiciones, sera ventajosa Ia ejecuci6n, no sera mejor esto o aquello, en cuanto al aspecto o para su futuro detalle, etc.? (EI autor llama a esto "estar preiiado con el proyecto"). Se vuelve a dibujar, 1 se escuchan las opiniones de colaboradores, expertos en artes, asesores y tambien a legos en Ia materia. Si el ingeniero no tuviese mucho don creador o si le faltase Ia experiencia necesaria, deberia, no mas tarde de este momento (mejor seria haberlo hecho antes), recabar el asesoramiento de un arquitecto con mucha experiencia, evitando asi que por una falsa ambici6n, quede en el mundo un puente mal hecho y que despues el reproche lo acompaiie durante decenas de alios. En el caso de puentes relativamente grandes, deberian estudiarse, en Ia misma forma, una o dos variantes con otras luces de tramos y otros tipos estructurales, para establecer comparaciones y, en esta forma, concretar Ia mejor soluci6n. La soluci6n (o las soluciones), varias veces mejorada, es entonces dibujada prolijamente. Recien ahora habria que empezar a calcular, comenzando con las aproximaciones mas sencillas, para verificar si las dimensiones supuestas son suficientes y si las armaduras de acero y los elementos tensores, etc., necesarios, pueden ubicarse en forma tal que el hormig6n pueda colocarse y compactarse sin problemas. Con los actuales programas de computadora, en este estado del anteproyecto, ya pueden efectuarse calculos comparatives con diferentes alturas constructivas, u otras variables, para localizar las dimensiones mas econ6micas, las cuales, sin embargo, solo pueden elegirse, siempre que no afecten a otras condiciones importantes como Ia estetica, Ia longitud de las rampas o las pendientes. Cuando el proyectista o el equipo ha elegido Ia soluci6n final, puede dibujarse prolijamente el proyecto para obtener Ia aprobaci6n del procedimiento, indicando todas las medidas necesarias. Como el dibujo solo no es bastante para juzgar con suficiente seguridad el aspecto espacial, para puentes mayores deberia hacerse una maqueta con el terreno e incorporar fotomontajes exactos del paisaje. Estos modelos sirven tambien para informacion del vecindario, de los ec61ogos, de los protectores del paisaje y, sobre todo, del comitente (en general, varias instancias de funcionarios, hasta llegar al ministro competente).

5.3. Elaboraci6n del proyecto final para ejecucion Una vez aprobado el proyecto, se sigue elaborando el mismo a los efectos de proceder a su licitaci6n. Para ello es necesario avanzar con el calculo estatico y el dimensionado hasta un grado tal, que permita determinar las cantidades de materiales necesarias hasta Ia terminaci6n de las obras, para elaborar Ia lista de trabajos (con una tolerancia de Âą 5%). Si ya se ha fijado el procedimiento constructive, deberian determinarse tambien los materiales adicionales que eventualmente pudieran ser necesarios para los estados de obra. Debera hacerse una cuidadosa descripci6n tecnica que defina, hasta el menor detalle, las exigencias, ante todo, en lo que respecta a Ia calidad de los trabajos, de modo que los proponentes tengan una base inobjetable para calcular sus presupuestos. Para establecer el grado de elaboraci6n del proyecto debe, entonces, distinguirse si se trata de un puente cuyo tipo ya ha madurado (puentes sencillos de pasaje superior o inferior, puentes fluviales pequeiios hasta medianos, u otros semejantes) o de un puente mas grande, para el cual eventualmente pueden encontrarse soluciones majores o procedimientos constructivos mas econ6micos. En el primer caso pueden, o deberian poder terminarse y ya aprobarse, para Ia licitaci6n, el calculo estatico y los pianos de obra, para que Ia ejecuci6n de los trabajos, el pedido de los materiales, etc., puedan desarrollarse sin tropiezos. (iEsto constituye una regia general en los paises de habla inglesa!) En cambio, en el segundo caso es suficiente un calculo preliminar que, no obstante,

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debe abarcar obligatoriamente el dimensionado para todos los estados de carga requeridos, juntamente con pianos que contengan todas las dimensiones externas pero en los que, sin embargo, se representen, en principia, solo los detalles como los apoyos, juntas y los elementos tensores y tambien las armaduras, especialmente en lugares crlticos. La licitaci6n no solo deberla permitir Ia presentaci6n de "variantes de diseiio" (alternate design) sino provocarlas, para conseguir una competencia de los proyectos y de su ejecuci6n, Ia cual es una valiosa tuente para el progreso, y que en Alemania despues de 1948 llev6 al arte de Ia construcci6n de puentes a un alto grado de pertecci6n. Las variantes de diseiio deben tener el mismo grado elaborativo que el proyecto de licitaci6n y deben estar preparadas para tacilitar su verificaci6n. Esta forma de competencia ya es estimulante para el autor del proyecto de licitaci6n y constituye un acicate para obtener el mejor resultado posible. En los palses en los cuales esta competencia esta o estaba impedida, el arte de Ia construcci6n de puentes, en parte, qued6 muy rezagado en su desarrollo. Finalmente, todavla existe Ia posibilidad, para grandes puentes, de llamar a licitaciones nacionales o internacionales, para lo cual siempre es recomendable solicitar Ia presentscion conjunta de proyecto y oferta para ejecuci6n , para que las propuestas sean realizables . Ejemplos: Concursos de los puentes sobre el Rin en Colonia, de los puentes sobre el Gran Belt en Dinamarca, del puente del Reino, Viena, 1977 [11] y [12].

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8 Tipos de estructuras portantes de

puentes monolticos 6.1. Puentes en viga 6.1.1. Sistemas est<Wcos Vigas de un tramo sobre apoyos de libre rotaci6n que cubren vanos simples o multiples, alineados, isostaticos; deben dimensionarse para el memento total M0 y exigen juntas en Ia calzada en cad a uno de los extremes (Fig. 6.1). Vigas de un tramo cubriendo varios vanos con una losa de tablero continua para reducir Ia cantidad de juntas en Ia calzada (Fig. 6.1 a). Por regia general se preven entre 3 o 4 vanos sin juntas. Solo un apoyo de Ia "cadena" puede ser fijo, todos los de mas deben poder desplazarse en sentido longitudinal. Vigas de un tramo con voladizo y vigas suspendidas entre elias (vigas Gerber). Si bien SOf) isostaticas, en cambio, exigen muchas juntas en el tablero. La distribuci6n de los momentos flexores M0 entre las zonas de tramos y apoyos puede ser influida favorable mente porIa ubicaci6n de las articulaciones y por Ia variaci6n de los mementos de inercia (alturas variables de los voladizos). Este sistema tiene, con respecto a las vigas continuas sin juntas, muchas desventajas (Fig. 6.2).

Fig . 6.1 .

Fig. 6. 1a.

24


0

0

iS

2S

0

Fig . 6.2.

Fig . 6.3 .

Fig . 6 .4 .

Fig. 6.5.

Pi/as con voladizos (Fig. 6.3) , son favorables cuando se emplean vigas prefabricadas. Debe considerarse Ia seguridad al vuelco, en caso de rotura de un tramo. Como ejemplo de este tipa de puente, mencionamos el puente Maracaibo, Venezuela, segun proyecto de R. Morandi , Roma (Fig. 6.4) . Vigas continuas, de dos o mas tramos (Fig . 6.5), ya fueron construidas con mas de 36 tramos continuos sin juntas. En lo posible los tramos extremos deben ser un 20% mas cortos que los tramos inter medios, para que los momentos en los tramos resulten aproximadamente iguales . El momenta M0 se distribuye entre los momentos de los tramos y de los apoyos con lo cual es posible obtener una esbeltez mayor que Ia de las vigas simplemente apoyadas. El apoyo hiperestatico del puente aumenta Ia seguridad ; no se produce el derrumbe cuando falla una secci6n de Ia viga. Los asentamientos desiguales de los apoyos originan momentos de coacci6n , los que, sin embargo , no deben considerarse como una desventaja. Los momentos de coacci6n debidos a pequenos asentamientos diferenciales, en las vigas pretensadas son reducidos por Ia fluencia lenta (ver [ 4] , pag . 436) . Diferencias de ase ntamientos mayores pueden compensarse levantando Ia viga con gatos hidraulicos y calzando los apoyos. En Duisburg se construyeron vigas de hormig6n pretensado, de multiples tramos, sin juntas, en Ia zona de grandes hundimientos de suelos, a pesar de que eran de esperar asentamientos gr aduales de hasta un total de aproximadamente 5 m. Los ajustes estan preparados para efectuarse en forma tal de no interrumpir el trafico. Las vigas continuas de hormig6n pretensado son , para una construcci6n adecuada contra asentamientos desiguales y temporarios , menos sensibles que los puentes de acero porque, al ajustar los niveles, las fisuras vuelven a cerrarse gracias a Ia gran elasticidad de los elementos tensores de acero de un elevado limite elastica. La gran ventaja de las vigas continuas es Ia ausencia de juntas en el tablero a lo largo de puentes de gran longitud (800 a 1000 m) . Las juntas m6viles del tablero son caras , exigen mantenimiento peri6dico y molestan al tratico. Por ello , en lo posible inO debe colocarse mas que una junta de movimiento longitudinal, en uno de los extremos del puente! El apoyo fijo se coloca, de preferencia, en uno de los extremos del puente, para tener

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z

2S

3

~

0

t

0

2S

z

2S 0

zs;

z zs;

Fig . 6.6.

alii una pequeria junta sin partes m6viles. Los demas apoyos deben ser m6viles en sentido longitudinal. En el caso de tramos de longitudes muy diferentes, puede ser mejor ubicar el apoyo fijo en el Iugar donde se produce Ia mayor reacci6n de apoyo. (Ver Sec. 10.5.2.) Los puentes de vigas, de gran longitud pueden subdividirse mediante vigas apoyadas sabre voladizos o articulaciones tipo Gerber (Fig . 6.6).

6.1.2. Formas de las vigas Para las vigas de un tramo Ia mejor forma es Ia de "cordones paralelos", es decir, que el borde inferior es paralelo al tablero y que Ia altura es constante. Esto tambien es valido, cuando el tablero esta inclinado (declive) o cuando esta en curva. En general, las vigas continuas tambien tienen cordones paralelos cuando las luces de los tramos son aproximadamente iguales. Esto es igualmente valido cuando el perfil longitudinal de una carretera cruza una hondonada, es decir que el borde inferior de .Ia viga esta curvado hacia abajo. La experiencia enseri6 que esta " concavidad" tiene un aspecto muy natural. Para los puentes fluviales se prefiere Ia viga de tres tramos, con una luz central mayor que las laterales (por ejemplo condicionada por el ancho del rio, Ia amplitud libre para el pasaje de barcos, etc.), con lo cual se reducen el peso propio en Ia zona central del tramo principal y el correspondiente momenta en ese tramo debido a Ia menor altura estructural. En esta forma surgen las vigas con carte/as: las cartelas rectas combinan con el perfil rectilfneo del tablero y las curvas con el trazado curvado de los tramos. Las vigas con cartelas se prestan especialmente para Ia construcci6n por voladizos sucesivos (ver Sec. 7.1.4). La altura variable de Ia viga puede elegirse de las mas diversas formas, para adaptarla a las diferentes luces de los tramos, a efectos creativos, etc. Ver Gestaltung der Briicken (Configuraci6n de los puentes) de F. Leonhardt, 1980.

Fig. 6.7.

Fig. 6.8 .

.

Fig. 6.9.

26

'''•'·'•·.·. ·: ::-·-:··::·:::::.:·::::: :·:-··

Cordones paralelos, rectos .


Fig. 6.1 0.

Cord ones paralelos, curvados hacia arriba .

Fig. 6.11 .

Cordones paralelos, con inclinaci6n longitudinal.

curvatura exagerada .'en el dibujo

Fig . 6. 12.

Cordones paralelos, cu rvados hacia abajo .

Fig . 6.13.

. !

...'

Fig. 6.14.

6.2. Puentes aporticados En Ia construccion de puentes se generan porticos porIa union rigida a Ia flexion de un puente en viga (dintel del portico) con los muros de los estribos o los pilares (montantes del portico) . El extrema de Ia viga, por ejemplo, se empotra en los estribos, con lo cual una parte del momenta M0 se reduce debido a momentos de empotramiento negativos, lo cual disminuye Ia altura necesaria en el tramo. Con montantes de portico rigidos, puede reducirse considerablemente el momenta en el dintel (Fig. 6.15). Con una adecuada elecci6n de las rigideces, se puede ejercer una influencia favora_?le sabre Ia distribuci6n de los momentos flexores, consiguiendose , por ejemplo, alturas constructivas extraordinariamente reducidas para puentes sabre vias terre as (ver [1 ] , pag. 250, puente Marschalken, Basile a, sabre el rio Gleisen, de 20 m de luz , 0,36 m de altura constructiva, esbeltez e: h = 55) .

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Fig. 6. 15. Portico con montantes rigidos; pequeno momenta en el tramo.

Portico con montantes flexibles; gran momenta en el tramo.

6.2.1. Sistemas estaticos P6rtico triarticulado isostatico, es decir, libre de esfuerzos de coaccion debidos aT y S (temperatura y retraccion). Las articulaciones pueden ser articulaciones de hormigon o articulaciones elasticas de hormigon. P6rtico triarticulado con un montante pendular (Fig. 6. 17). lsostatico, teniendo en cuenta Ia movilidad hqrizontal del montante pendular, en general no es posible efectuar rellenos laterales de tierra, por lo cual no es muy adecuado para puentes. P6rtico biarticulado, con o sin tensor (tirante) pretensado. P6rtico biarticulado con tramos salientes del dintel, apoyados, y montantes verticales o inclinados (Fig. 6.19); las articulaciones, en general, son articulaciones elasticas (estricciones fuertemente armadas). Estos porticos son adecuados para pasos sobre autopistas. P6rtico doblemente empotrado (Fig. 6.20), especialmente adecuado para pequerias obras de paso inferior, paso de arroyos. Posible agregado de salientes como en los porticos articulados. P6rtico cerrado (marco) (Fig. 6.21 ), se adecua para cruces bajo nivel en casos de terrenos de fundacion especialmente malos. P6rtico biarticulado, con montantes en forma triangular, apoyados sobre articulaciones o empotrados elasticamente (Fig. 6.22), adecuado para viaductos sobre autopistas. P6rtico multiple (Fig. 6.23). Montantes articulados o empotrados, segun Ia rigidez deseada y las posibilidades de permitir deformaciones longitudinales del dintel, debidas aT y S (temperatura y retraccion).

1___....__l 0

] __l Eventual tensor, en conducto

28

Fig. 6. 16.

Fig. 6.17.

Fig . 6.18.


~-V

Fig . 6.19

...

z::::z

7

------------------

'

Fig. 6.20.

Fig . 6 .21 .

Fig . 6 .22 .

Fig . 6.23 .

J_r_r__l

Fig. 6.24 .

Efecto de portico en pi/ares de puentes, para evitar alii apoyos m6viles (Fig. 6.24). Se empleah con frecuencia para puentes sobre valles profundos.

6.2.2. Formas de porticos Los porticos pueden ser configurados de modos muy diferentes. Por regia general, se eligen porticos para obtener una altura constructiva pequefia, es decir, que deberia tratarse

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de acentuar Ia posible esbeltez del dintel, contrastandola con pilares gruesos, superficies de estribos, etc.

Fig. 6.25. Puente en portico sobre vias ferreas, luz 21 m.

路路... Fig. 6.26. Portico bajo, sobre carretera de cuatro carriles (Torbauwerke -construcciones en porticoAutopista Berlin , luz de 28 m) .

Fig. 6.27. Portico con salientes; ejemplos : AingbrOck sobre el Danubio en Ulm [1}. pag . 291 o SchwedenbrOcke sobre el canal del Danubio en Viena [1], pag. 282.

Fig . 6.28.

Portico con puntales inclinados sobre un valle con laderas rocosas empinadas.

Fig. 6.29. terre no.

Cruce elevado, sobre autopistas. Soluci6n tipo suizo, de preferencia para depresiones del

Fig. 6.30

Portico con pilares en triangulo .

30


-./1--- - --.f =94,00m - -

-tl'~'----f=60,32m -

Fig . 6.31 . Ejemplos de grandes puentes en portico con pilares en triangulo . Puente Dischinger, Berlin; [1] pag . 路 287 y puente Rosenstein sobre el rio Neckar, en Stuttgart.

Puente Lombard , en Hamburgo [1] pag . 288 .

6.3. Puentes en arco El arco como boveda, siguiendo Ia forma de Ia linea de presiones de las cargas por peso propio es, para materiales para construcciones monoliticas (piedra, hormig6n), por su elevada resistencia a Ia compresi6n, el tipo de construcci6n mas adecuado, cuando el terreno de fundacion es resistente y puede absorberse el empuje de arco con fundaciones de costa reducido . Los puentes en arco de albanileria ejecutados con piedras naturales de buena calidad tienen una duraci6n casi ilimitada (puentes de los romanos) y, en general, no requieren juntas de dilataci6n . En el caso del hormig6n, sin embargo, debe prestarse atencion a las deformaciones por contracci6n, temperatura y fluencia lenta, las que tienen influencia sabre Ia forma del arco y hacen necesaria Ia adopci6n de juntas. Por ello, el hormigon sin armar requiere Ia adopcion, por ejemplo, del arco triarticulado, isostatico, que permite las deformaciones, libres de coacci6n, debidas al descenso de Ia clave . Actualmente , sin embargo, por regia general , se construyen los puentes en arco con hormigon armada y, frecuentemente , los tableros de Ia calzada con hormig6n pretensado. Para luces pequenas (hasta - 50 m) , los puentes en arco son demasiado caros . Los areas se prestan especialmente para los casas de cruces de valles en zonas montanosas de laderas rocosas ; y tambien, en terrenos llanos, en forma de arco atirantado por encima de Ia calzada .

6.3. 1.

Sistemas estaticos

Arco triarticulado (Fig . 6.32) , isostatico, e: f= 5 hasta 12, en lo posible siguiendo Ia linea de presiones, espesor variable por Ia fluctuaci6n de Ia linea de presiones debida a las variaciones de las sobrecargas. Arco biarticulado (Fig. 6.33), hiperestatico de 1er. grado, e.: f = 4 hasta 12, en general en forma de hoz porque los momentos en Ia clave resultan ser los mayores. Las articulaciones pueden ser elasticas de hormig6n, por estricci6n en los arranques.

Fig . 6.32 .

Fig. 6.33 .

/

Arranque

31


Fig . 6.34 .

Fig. 6.35.

Sucesi6n de arcos con o sin articulaciones.

Fig . 6.36 . Sucesi6n de arcos sobre pilares altos, todo empotrado (viaductos antiguos) .

Fig. 6.37. Arcos de chapa (arcos de timpano): placas de pared delgada en for ma de arco ; en general con apoyos articulados ; ala extrema en voladizo ; separados por una junta del arco adyacente.

Fig . 6 .38. Arco atirantado, sobre Ia calzada, arco con tensor (o ti rante). El tablero esta suspendido con pendolas verticales. En general los arranques son articulados. El conjunto esta apoyado como viga, de modo que el empuje del arco es totalmente absorbido por el tensor.

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Fig. 6.39. Arco con pendolas inclinadas de variada disposici6n, con o sin tensor; las pendolas disminuyen los momentos flexores del arco por efectos de reticulado; el arco puede ser mas esbelto.

Arco de una articulaci6n (articulaci6n en Ia clave). No son convenientes para puentes, porque encarecen innecesariamente las fundaciones por los grandes momentos de empotramiento que se producen. Arco empotrado (Fig. 6.34) (hiperestatico de 3er. orden) t : f = 2 hasta 10. En general son mas gruesos en los arranques que en Ia clave, iSe deben tener en cuenta los momentos de inercia variables al determinar los esfuerzos caracteristicos!

6.3.2. Formas de area La losa en b6veda maciza con tfmpanos frontales y relleno posterior (Fig. 6.40) actualmente casi no se utiliza porque su construcci6n es muy onerosa. Por otra parte estas b6vedas son muy convenientes tecnicamente como cruces sobre caminos o arroyos, especial mente debajo de terraplenes altos, es decir, con cargas elevadas debidas al peso propio de Ia tierra. Puentes en area con tlmpanos frontales cerrados (Fig . 6.41 ), se proyectan mejor como chapas en forma de area con arranques articulados; adecuados para luces de 20 hasta unos 40 m, con f : f = 3 hasta 8. En el apoyo Ia chapa se hace tan gruesa que no es necesario colocar un nervio para formar el "portico trasversal" . El tablero de Ia calzada s~ apoya de chapa a chapa, eventualmente con vigas trasversales, resultando un encofrado muy simple y un reducido gasto en acero. En los extremos del puente se agregan alas, que reducen el empuje del arco. Ejemplos: puente sobre el rio Leine en Glimmer [1 ], pag. 444 y puente sobre el Neckar en Oberti.irkei m [ 1], pag . 446.

Fig. 6.40.

Fig. 6.41 .

Pequ eno pa saje en b6ved a.

Puentes de chapas en forma de arco, de grande y pequena flecha.

33


Para luces mayores que unos 50 m, el tipo de arco triarticulado (Fig. 6.42) desarrollado por el ingeniero suizo A. Mail/art, result6 ser especialmente econ6mico. El arco comienza en el arranque como placa, en los puntos 1/4 y 3/4 de Ia luz tiene una secci6n en U para absorber los grandes momentos flexores que alii se producen yen Ia clave, Ia b6veda se une con Ia losa de Ia calzada. (Ejemplo: puente sobre el Danubio, en Leipheim [1 ], pag. 385, 85 m de luz). Para todas las luces mayores, los arcos se trasforman en placas abovedadas esbeltas o arcos con nervaduras, en general en perfil de cajon, con calzada apoyada sobre montantes (Figs. 6.43 a 6.46). Los montantes pueden ser paredes trasversales o columnas. En realidad, Ia distancia entre montantes deberfa elegirse pequena con respecto a Ia luz del a reo, por ejemplo 1/9 hast a 1/13, para que las cargas de los montantes no desvfen demasiado Ia linea de presiones de Ia curvatura continua del arco. Los arcos poligonales (formados por tramos rectos), en general, tienen mal aspecto. A pesar de ello, los puentes en arco mas nuevos muestran una tendencia creciente a adoptar mayores distancias entre montantes, parcialmente condicionadas por los procesos constructivos, por ejemplo en el caso de construir el tablero con vigas prefabricadas.

Fig . 6.42.

Arco Maillart, triarticulado. Cortes en Ia clave, en t/4 y en el arranque.

Fig. 6.43 .

Puente en arco elevado, con montantes en Ia clave.

Fig . 6.44.

Puente en arco rebajado, en Ia clave el arco se fusiona con el tablero de Ia calzada.

34


Fig. 6.45. Arco libre. El tablero no tiene sustento entre el arranque y casi Ia clave. Ejemplo: puente sobre el valle de Glems cerca de Schwieberdingen (Wurtemberg).

Fig. 6.46.

Puente en arco rebajado, biarticulada. Ejempla: puente sabre el rfa Neckar en Heilbrann [1].

Cuando se eligen columnas como montantes, deberia limitarse su numero en Ia seccion trasversal (dos, hasta a lo sumo, cuatro). En el caso de puentes anchos, las paredes trasversales producen un aspecto mas tranquilo. Se puede unir en Ia clave, al arco con el tablero de la路calzada o :pasar libremente por debajo del mismo. La union tiene sentido cuando el arco es muy rebajado (no es necesario reducir aun mas Ia flecha), Ia separacion puede producir un buen aspecto en el caso de puentes altos, sin embargo, no ofrece ventajas tecnicas. El efecto de portico entre el arco, el tablero y los montantes cortos puede llegar a crear dificultades, que eventualmente pueden evitarse con articulaciones de hormigon en los montantes en Ia clave. Los montantes deberian seguir <;olocandose mas alia del arco; no es necesario refor~ zar los pilares en los arranques cuando el tablero de Ia calzada se prolonga, sin juntas, hasta los estribos, como viga de contraventamiento. El grosor de las columnas deberia aumentar de acuerdo con Ia altura de las mismas. Una forma que goza de preferencia para los puentes peatonales es el arco rebajado con bifurcacion, sin columnas, de las losas de acceso al puente (Figs. 6.47 y 6.48).

e=

Fig. 6.47.

Puente peatanal sabre el Enz, en Muhlacker,

Fig. 6.48.

Puente peatanal sabre el Rems, en Waiblingen .

38 m.

35


Fig. 6.49. Puente en "forma de hoz" para grandes luces, de 80 hasta 200 m y tablero suspendido (tal como el puente La Roche Guyon sabre el Sena, de N. Esquillan).

Fig. 6.50.

Puente en "forma de hoz", con tablero actuando como tensor.

En terrenos llanos pueden cruzarse canales o rfos con una altura constructiva especial mente pequefla, cuando el tablero de Ia calzada, esbelto, esta colgado entre dos arcos (Figs. 6.49 y 6.50). Cuando el terreno de fundacion es bueno los arcos pueden fundarse directamente; cuando el terreno es malo se proyecta el tablero como un tensor pretensado, que absorbe el empuje de los arcos.

6.4. Puentes colgantes El puente colgante clasico, con cables de forma parabolica y pendolas verticales, no es apropiado para los puentes monolfticos, por cuyo motivo solo se han adoptado raramente. El puente colgante anclado en sf mismo mediante cables inclinados (efecto de reticulado), es atractivo para sobrecargas livianas, por ejemplo puentes peatonales.

6.5. Puentes atirantados El tablero cuelga de los pilones mediante cables oblicuos y/o inclinados. Si solo se emplean unos pocos cables inclinados a distancias grandes entre los puntas de suspension, el puente debe considerarse como un puente en yiga con columnas intermedias (puntos de suspension) y Ia viga debe tener una altura constructiva y una rigidez, de acuerdo con las luces. Sin embargo, el desarrollo se oriento, por razones de peso importantes, hacia Ia solucion de muchos cables con puntos de suspension a distancias correlativamente menores (Fig. 6.51) . Siendo asf, el puente debe considerarse mas bien como puente en voladizo, cuyo tablero hace las veces de cordon inferior (cordon comprimido), mientras que los cables inclinados, como cordones traccionados del voladizo trasmite.n las cargas a los pilonestorre, los cuales deben estar anclados mas o menos fuertemente hacia atras de acuerdo con Ia respectiva relacion entre el tramo principal y el tramo lateral. Entonces, Ia losa del tablero puede tener, en sentido longitudinal, una altura constructiva muy reducida, Ia cual, sin embargo, debe garantizar Ia seguridad al pandeo del cordon comprimido en el estado de deformacion debido a las sobrecargas, debiendo aplicarse a Ia deformacion y a los esfuerzos los respectivos coeficientes parciales de seguridad. Los cables inclinados, en vista lateral, pueden estar dispuestos en forma de abanico o de arpa (Fig. 6.52) . La forma en abanico es tecnicamente mas eficiente y mas economica que

36


Fig . 6.51 . Puentes colgantes con cables inclinados, dispuestos en abanico. Cuanto mas cables haya, tanto mas esbelta sera Ia viga. Ejemplo : puente sobre el Rio Columbia, Pasco, Wash ., USA.

Fig. 6.52 . Puente colgante con cables inclinados dispuestos en arpa. Ejemplo : puente Knie, en Dusseldorf.

Ia forma en arpa, Ia cual, sin embargo, para pocos cables presenta un mejor aspecto (no hay entrecruzamientos en Ia vista sesgada, ver puentes sabre el Rin en Dusseldorf). Naturalmente, tambien pueden disponerse los cables en forma mixta en abanico y en arpa (Fig : 6.53). Para simplificar los anclajes en Ia parte superior del pil6n, actualmente ya no se reunen los cables en abanico en un punto (silla) sino que se procede a anclarlos entre sf. En el corte trasversal los cables pueden disponerse en un solo plano con pendolas en el plano medio longitudinal del puente. Ella hace necesaria Ia adopci6n de una viga-caj6n, rfgida a torsion para Ia absorci6n de sobrecargas unilaterales (Fig. 6.54a) . Por regia general se eligen dos pianos de cables, ubicandose las pEmdolas en los bordes del tablero, dellado de afuera de las barandas (Figs. 6.54b y c) . Para grandes valores de Ia relaci6n t: b = luz dividida por ancho del puente, pueden obtenerse ventajas esteticas y tecnicas con pilones en forma de A. Los puentes atirantados han demostrado ser especialmente adecuados para grandes luces desde el punta de vista tecnico y tambien del econ6mico. Estos puentes pueden construirse por voladizos sucesivos sin cimbras, con luces de hasta aproximadamente 700 m

37


Fig. 6.53 . Una disposici6n mixta de cables dispuestos en abanico y en arpa facilita el anclaje en Ia parte superior del pil6n .

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Fig . 6.54.

J 1 I

Las Ires posibilidades para pilones de puentes con cables inclinados.

para trafico carretero y de hasta unos 500 m para trafico ferroviario, empleando hormig6n pretensado y utilizando los cables de alambres paralelos, desarrollados especialmente para estos tipos de puentes, con anclajes HIAM (High Amplitude = alta resistencia a Ia fatiga) que tienen una capacidad portante de hasta 20.000 kN. Los alambres paralelos de alta resistencia ya se colocan en Ia fabrica en tubos de polietileno (PE) de pared gruesa, cuyas oquedades se inyectan bajo presion con mortero de cemento, una vez que actUa el peso propio. Con ello queda garantizada por decenios una protecci6n confiable ya desde Ia fabrica. Los cables, por principio, se anclan en forma tal que puedan ser reemplazados, condici6n que, en general, se exige para estos puentes. Para mayores detalles de este sistema trascendental para el futuro, ver Bibliografia [13] hasta [15].

38


7 Procedimientos constructivos

Los procedimientos constructivos ejercen una influencia importante sabre Ia elecci6n de Ia secci6n trasversal del puente y por este motivo saran descritos antes de entrar a analizar el desarrollo de Ia secci6n trasversal.

7 .1. Procedi mientos constructlvos con hormig6n "in situ" 7.1.1. Encofrado sabre cimbras fijas El sistema mas antiguo es el de Ia ejecuci6n de encofrados sabre cimbras, en los cuales se "vierte" o coloca el hormig6n. Antes se construian cimbras sencillas, de madera, con puntales colocados bastante cercanos entre sL Para los puentes en arco se han ejecutado, en ciertos casas, destacadas construcciones de carpinteria las que, consideradas en sf, ya significaban grandes realizaciones. El arte de construir grandes cimbras de madera fue mencionado ultimamente, una vez mas, por H. Bay en el tomo II de MOrsch: BrDcken (Puentes), [1] en 1968. Actualmente las cimbras se construyen, en general, con utillaje meUllico. El proyecto, el calculo, Ia construcci6n y el desarme se encargan generalmente a firmas especializadas (Hunnebeck, Mannesmann, Peine). Los folletos publicitarios contienen indicaciones sabre las posibilidades tecnicas del tipo de cimbra, Ia capacidad portante de las columnas, las luces de las vigas, los medias de union, etc. Para el ingeniero responsable es importante Ia verificaci6n detallada de Ia seguridad de las cimbras proyectadas, el esmero de Ia ejecuci6n y, en especial, Ia estabilidad al pandeo de los elementos constructivos, porque una falla de una parte de Ia cimbra, sometida a las pesadas cargas del hormig6n fresco, puede provocar accidentes catastr6ficos, como los que desgraciadamente ocurren casi todos los alios. Las cimbras deben fundarse en forma confiable y sus deformaciones compensadas mediante contraflechas adecuadas. En ello, debe tenerse en cuenta el aplastamiento de juntas, lo que se evita, de Ia mejor manera, utilizando una cama de mortero. El descanso de Ia cimbra despues del endurecimiento del hormig6n debe prepararse por ejemplo mediante Ia disposici6n de gatos a tornillo, cajas de arena o recursos similares, en forma tal que el puente no sufra solicitaciones perjudiciales. En lo que se refiere a Ia descripci6n de las cimbras, se ha renunciado a hacerla aquL

39


7.1.2. Encofrado sobre cimbras desplazables Las cimbras desplazables resultan ventajosas cuando deben construirse mas de tres tramos de puente de Ia misma secci6n trasversal. En ese caso se hormigona un tramo de puente por vez -en vigas continuas hasta el punto de momento nulo del tramo siguientedespues del pretensado del tramo terminado, se desciende el encofrado con su cimbra y lo traslada hasta el tramo siguiente (Fig. 7.1) . Este procedimiento solo tiene sentido cuando el terreno es mas o menos plano, los suelos tienen suficiente capacidad portante y el puente no esta situado a mucha altura sobre el terreno. Para puentes largos en terren() accidentado o para " puentes en ladera" (a lo largo de laderas de montaftas, como en Ia autopista del paso Brennero o en el Krahnenberg en el valle del Rin, cerca de Andernach), se desarrollaron vigas-cimbra de acero, con luces de hasta

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junta de acople

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cimbra desplazable

Fig . 7. 1. - f/ 5.

Construcci6n sobre cimbra rodante con encofrado para un !ramo por vez . Junta de acople en Direcci6n del hormigonado

Parte terminada del puente

Encofrado

Vigas transversales en las columnas, con apoyos rodantes

Etapa de av1mce

Fig. 7.2 . Construcci6n por tramos con cimbra de avance m6vil sabre rodillos colocados en vigas trasversales fijadas a las columnas.

40


aproximadamente 50 m sin apoyos intermedios, que pueden desplazarse de tramo en tramo (Fig. 7.2). Para el avance, estas vigas-cimbra !levan, adelante y atras, prolongaciones de reticulado liviano (soluci6n de Krahnenberg, de Polenski y Zollner) que ruedan por encima de vigas trasversales que estan abulonadas a las columnas del puente y que se montan con un guinche desde Ia prolongaci6n reticulada (ver [15]). Los encofrados se despegan, del hormig6n endurecido, con ayuda de gatos a tornillo o hidraulicos y las partes de encofrado en Ia zona de las columnas se rebaten, para poder avanzar. En otro procedimiento ("Principia de Ia regia de calculo") se utilizan para el avance vigas-caj6n de acero separadas; estas vigas estan dispuestas en el eje del puente y se apoyan en una escotadura de los pilares (Fig. 7.3). Las vigas avanzan hasta el tramo siguiente y luego se cuelgan las vigas externas de Ia cimbra a los carros de guinehes y se las avanza, para lo cual el carro del guinche delantero se desplaza sobre Ia viga de avance y el trasero sobre el puente terminado. Existen ademas otras variantes de estas cimbras para voladizos sucesivos; aqui es suficiente conocer el principia, para cuya aplicaci6n deben proyectarse las vigas de puentes y sus elementos tensores en forma tal que sea posible tener una junta de acoplamiento aproximadamente a 1/5 de luz, x = f/5, en Ia cual pueden empalmarse los elementos tensores mediante anclajes de acoplamiento.

Fig. 7.3.

Ejecuci6n por sectores, segun el "Principia de Ia regia de calculo " .

41


7.1.3. Hormigonado sobre cimbras Las cimbras, en general , son dimensionadas con economfa, aprovechando su capacidad portante y, en consecuencia, se deforman fuertemente bajo las pesadas cargas del hormig6n. Pero el hormig6n en vfa de 路endurecimiento es sumamente sensible a estas deformaciones y se fisura con facilidad. Por ello, es necesario tomar las precauciones siguientes : 1. Calculo previo de las deformaciones y ejecuci6n del correspondiente peralte, en las propias vigas metalicas, o bien mediante un relleno sobre el encofrado. 2. Division del proceso de hormigonado en sectores en forma tal que hayan terminado las deformaciones de los sectores de Ia cimbra antes de que comience a solidificarse el hormig6n. i Utilizar aditivos retard adores del fraguado para diferir el comienzo de Ia solidificacion del hormig6n en Ia medida necesaria, observando para ello Ia temperatura previsible del aire! 3. Cierre de las juntas entre diferentes sectores de hormigonado o union a tramos ya endurecidos, siempre unicamente despues de Ia deformaci6n del tramo de cimbra que soporta el nuevo sector (Fig. 7.4). 4. Evitar Ia exposici6n de los montantes de acero altos, a radiaciones solares intensas, por las posibles deformaciones termicas. 5. Control permanente de Ia cimbra y de sus cimientos , en lo referente a asentamientos y otras deformaciones durante el hormigonado.

x Vibrado posterior al cierre de Ia junta

C2)

0

G)

Secuencia

+Asentamiento Tener en cuenta contraflecha, flecha y rotaci6n de apoyos Fig . 7.4 . Hormigonado sobre cimbras : secuencia de hormigonado para evitar efectos perjudiciales debidos a flechas y rotaciones de apoyo de las vigas de acero y a los asentamientos de las fundaciones de los pies derechos de las cimbras.

7.1.4. Construcci6n por voladizos sucesivos, con hormig6n "in situ". La construcci6n por voladizos sucesivos, con hormig6n " in situ" (free cantilevering, cast in situ), desarrollada por U. Finsterwalder (Dywidag), ha demostrcido ser un procedi miento fructffero y de multiple aplicabilidad para los casos de grandes luces. lnicialmente fue utilizado para Ia construccion de grandes puentes fluviales (puente sobre el Rin, Worms, 1951) en forma de vigas-cajon, en voladizo, de altura variable. Mas tarde, se aprendio rapidamente a evitar Ia junta en f/2 entre los tramos en voladizo y a establecer una continuidad rigida a flexion. Este procedimiento fue extendido tambien a Ia construcci6n de puentes en viga de tramos multiples de cordones paralelos. El prinCipio es sencillo (Fig. 7.5). Sobre Ia cimbra -incluido el encofrado- en voladizo, aproximadamente cada tres dfas se hormigona una seccion de 3 a 5 m de longitud. Los elementos tensores estan en Ia losa superior, y son enhebrados y tesados en Ia junta de hormigonado en Ia medida necesaria para absorber el momento del voladizo . Por regia general el brazo en voladizo queda equilibrado por el avance simultaneo del tramo vecino

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A-A

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Secci6n de avance, 3 a 5 m Fig . 7.5. frado.

Construcci6n por voladizos sucesivos con cimbras m6viles + encofrado = modulo de enco-

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Estabilidad par empotramiento en los pilares, o por columnas auxiliares

Brazo en voladizo ; despues del cierre en t/2 se establece Ia continuidad Fig. 7.6. Estabilizaci6n de las vigas en voladizo: arriba, por empotramiento en el pilar o mediante columnas auxiliares y abajo, por anclaje en el apoyo extremo del tramo lateral corto.

(Fig. 7.6). Para Ia estabilidad del proceso constructivo es necesario un empotramiento seguro de los brazos en voladizo en el pilar inicial o mediante puntales auxiliares en su cimiento. Con ello se pudieron alcanzar luces de hasta 240 m (Hamana, Jap6n). El puente sobre el Rin en Bendorf, mantuvo durante largos alios el record de 205m [17]. Para vigas de cordones paralelos el momento del voladizo en Ia construcci6n por voladizos sucesivos puede ser absorbido por cables inclinados (los cables tambien pueden estar constituidos por varias barras gruesas de acero), los cuales trasmiten los esfuerzos, pasando por encima de columnas auxiliares, hacia el pilar proximo de Ia parte terminada del puente (construcci6n por voladizos sucesivos del puente Lahntal, Limburg, y del puente Ambachtal, cerca de Burg Dill, realizados por Wayss & Freytag [18], Fig. 7.7). Construccion por voladizos sucesivos con vigas-cimbra con ayuda de vigas de acero ubicadas sobre el tablero del puente y cuya longitud es de aproximadamente 1,6 veces Ia luz, se puede avanzar con carros que II evan los encofrados, a partir del pilar, simetricamente

43


Tensores

Fig. 7.7.

de longitud ajustable

Construcci6n por voladizos sucesivos con cables inclinados sobre columna auxiliar.

Carro para encofrado

Carro para encofrado

Despues del avance

Fig. 7.8. Viga-cimbra reticulada, sobre el puente, para avance de los carros para encofrado y para Ia estabilizaci6n de los brazos en voladizo, que se apoyan sabre pilas alias, esbellas .

hacia ambos !ados, y hormigonar sectores de 8 a 10 m de largo, que se pretensan en forma tal que se comporten como voladizos . La viga-cimbra de acero se translada hacia adelante despues de haber llegado a Ia mitad del nuevo tramo y de haberse cerrado Ia viga del puente en el tramo precedente. Despues de ello puede repetirse el mismo proceso constructivo desde el pilar siguiente hacia ambos !ados. La estabilidad de los voladizos queda asegurada porIa viga de acero mediante uniones adecuadas (primera aplicacion en el puente Siegtal en Eisersfeld, e = 105m, Polenski y Zollner, Wittfoth [19]). Para los grandes puentes de los anos 1975-78 (puentes sobre los valles del Eschach, cerca de Rottweil y Kocher cerca de Schwabisch Hall), Ia viga de acero en cajon situada sobre el tablero solo se utiliza para el transporte y Ia estabilizacion de los voladizos hacia ambos !ados; las cimbras de avance + encofrado se desplazan, colgados debajo de Ia parte terminada del puente, sobre un riel de acero ubicado bajo Ia losa saliente del tablero. La construccion por voladizos sucesivos con hormigon "in situ" tambien puede utilizarse para Ia construccion de puentes de cables inclinados (atirantados). La gran ventaja de Ia construcci6n por avances sucesivos con hormig6n "in situ", .

44


reside en Ia posibilidad de colocar, por encima de Ia junta de hormigonado, una armadura longitudinal para Ia limitaci6n de fisuras, hacienda posible Ia adopci6n de pretensado limitado o parcial. La junta tambien puede trasferir, en forma inobjetable, a Ia losa de tablero, bielas comprimidas ideales inclinadas (resbalamiento, torsion) y esfuerzos cortantes, cuando Ia superficie de Ia junta quede aspera al desencofrar o se le de aspereza mecanicamente, para que en est a forma, el hormig6n viejo y el nuevo, puedan "endentarse". Debe prestarse especial atenci6n al calculo previa, lo mas exacto posible, de las deformaciones debidas a las cargas y a Ia fluencia lenta, para que, al construir por voladizos sucesivos, estos tengan Ia contraflecha correcta. Para ello, deben tomarse en cuenta las te mperaturas.

7.2. Procedimientos constructivos con elementos prefabricados 7.2.1. Elementos prefabricados que cubren un tramo entero La construcci6n de puentes con elementos prefabricados (prefabricated or precast elements) es econ6mica, tan pronto como sea necesario construir puentes con muchos tramos iguales o muchos puentes segun un mismo proyecto-tipo y se disponga de elementos elevadores, medios y vias de transporte adecuados, o bien se los pueda amortizar en Ia obra. Para el puente sabre el lago Portchartrain, La., USA, de 38 km de longitud, los tramos de 10m de ancho total y 17m de longitud, con nervaduras, fueron prefabricados [1], pag. 213. Sin embargo, Ia regia es Ia subdivision del ancho del puente en franjas longitudinales (para el caso de losas), o en vigas principales longitudinales, unidas por juntas de hormig6n "in situ" y tesadas en sentido trasversal. Para reducir el peso de montaje, Ia losa de tablero puede no prefabricarse, total o parcialmente, y ejecutarse posteriormente con hormig6n "in situ". Este procedimiento constructivo ya fue ejecutado en 1947, en Francia [1], pag. 125. Los.. diferentes tipos de secci6n trasversal se comentaran en el Cap. 8. La prefabricaci6n puede realizarse en fabrica con pretesado en banco o utilizando elementos tensores usuales. Para el caso de grandes puentes vale Ia pena instalar una fabrica temporaria en el obrador. En esta forma ya se prefabricaron vigas de f = 53,1 m, de 200 t de peso, colocadas mediante vigas reticuladas de acero, que avanzaron tramo por tramo. (Puente Pfadchengraben, Phillip Holzmann AG [20]). Desde 1970 con el "Sistema constructivo Schreck" se obtuvieron ventajas econ6micas por el hecho de fabricar en su Iugar definitivo las vigas individuales de secci6n en j_, con

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Fig. 7.9

45


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Portico con guin che, sabre los dos pil ares delanteros

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Encofrado con calefacci6n Viga prefabrica da -

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Plataforma de trabajo

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en forma de martillo

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Fig . 7.1 0. Sistema constructive Schreck: se fabrican, en el Iugar definitive, vi gas longitudinales con encofrados desplazables.

encofrados de acero, en voladizo, calefaccionables. La armadura de elementos tensores se ejecuta lateralmente sobre una plataforma, igualmente autoportante, que se desplaza longitudinalmente. Para el desplazamiento lateral de las vigas para el encofrado y las plataformas de trabajo, se utilizan dos gruas-p6rtico ubicadas sobre los pilares. Diariamente se hormigona una viga y se le aplica pretensado parcial. La losa de tablero se hormigona sobre un encofrado deslizante en el tramo anterior. Una condici6n previa son los pilares anchos con cabeza en forma de martillo cuya estetica, como es sabido, es diflcil conseguir. (Bibliografla [21].)

7.2.2. Dove/as (segmentos) prefabricadas La subdivision de vigas de puentes en sentido trasversal ya fue adoptada en epoca muy temprana por ingenieros franceses, tal como para los puentes Esbly sobre el rio Marne, a partir de 1946 ([1 ], pag. 272). Los primeros puentes con vigas-caj6n se construyeron, a partir de 1952, con dovelas prefabricadas (Puente Choisy-le-Roi sobre el Sena, Paris). El procedimiento constructivo (segmental construction) inici6 entonces, para puentes muy largos, una march a triunfal por todo el .mundo. Ejemplos: puente Ole ron, Francia, de 2.862 m de longitud (Fig. 7.11 ); puente sobre Chateau Chillon, Iago de Ginebra, de 2.14 7 m de longitud; puente Oosterschelde, Holanda,de 5 km de longitud, puente entre Rio de Janeiro y Niteroi, Brasil, de 8 km de longitud, con tramos de 80 m sobre el mar. Jean Muller, Paris, 1975, hizo una resefia panoramica sobre el particular, en [22]. Las longitudes de las dovelas se eligen entre 3 y 8 m, segun se disponga de medios de trasporte o de elevaci6n, o sea defendible econ6micamente. En el caso del puente Oosterschelde fue posible el trasporte acuatico, lo cual favoreci6 Ia adopci6n de piezas largas de hasta 275 t de peso. En general, las dovelas se suspenden de vigas reticuladas de acero, o son colocadas sobre este tipo de vigas, hasta que puedan ser reunidas en sentido longitudinal, mediante elementos tensores "enhebrados", y obtener su propia capacidad portante. Sin embargo, tam bien se pueden construir voladizos hacia ambos Iados de las pilas, tal como se muestra en Ia Fig. 7.8 para hormig6n "in situ". Entonces las vigas de acero seran mas livianas, porque solo tienen que trasportar una pieza por vez hasta ellugar de su instalaci6n. 46

- - - - -- - - -- - - - -

- -

- -

- -


Fig . 7.11 . Puente OIE~ron, viga meU!Iica desplazable para Ia colocaci6n de las dovelas prefabricadas, en su traslado al pilar siguiente.

Cuando Ia fabrica de campafla es eficiente, puede obtenerse un rapido progreso de Ia obra. El problema de este procedimiento reside en las juntas. Por regia general, se renuricia a una armadura longitudinal que atraviese las juntas, porque esta ya seria molesta al prefabricar las dovelas y obligaria a dejar, para el empalme por yuxtaposicion, una zona de aproximadamente 500 mm de ancho, a llenar con hormigon "in situ" (en Oosterschelde se ejecuto en esta forma). Si se renuncia a Ia armadura longitudinal, el pretensado long!tudinal debe dimensionarse en forma tal que los momentos para carga de servicio total (peso propio + sobrecarga maxima), incluidos los momentos de coaccion por 6 T (por lo me nos 6 T = 15, mejor 20 K), todavia no generen ninguna tension por traccion en las juntas. En parte, hasta se exige que para estas condiciones subsista todavia una tension de compresion de 0,5 hasta 1,0 MPa como reserva. Con ello, el grado de pretensado necesario resulta ser un 20% hasta un 30% mayor que para voladizos sucesivos con hormigon "in situ" y armadura longitudinal corrida. Como desventaja se agrega que, en realidad, no se alcanza Ia seguridad a Ia rotura calculada en Ia forma usual (ihipotesis de union perfecta!) porque Ia adherencia establecida por inyeccion de mortero de cementa es deficiente, en forma tal que, en el pasaje al Estado II se producen solo pocas fisuras, muy abiertas desde un principia, que reducen Ia altura de Ia zona comprimida por flexion y, con ello, Ia carga portante. Estas desventajas han sido Ia causa por Ia cual este sistema casi no ha tenido aceptacion en Ia Republica Federal Alemana y, ademas, porque Ia construccion por voladizos sucesivos con hormigon "in situ", en general, tambien es mas barata. Cuando se renuncia a una armadura longitudinal corrida, las dovelas pueden estar

47


Fig. 7.12 muy cerca o apretarse fuertemente entre si, si para su fabricacion se utiliza el segmento n como encofrado de Ia junta para el segmento n + 1 (match casting). Como a pesar de todo, las superficies de las juntas despues del endurecimiento de las dovelas nose adaptan exactamente entre si debido a deformaciones diferenciales inevitables (por causa de temperatura, contraccion de fraguado, apoyos desiguales), se aplica a las caras de Ia junta poco tiempo antes del ensamble, una pasta que, por largo tiempo, fue Araldit (una resina epoxi de CIBA) que, sin embargo, se ablanda a altas temperaturas. Mas apropiada es Ia pasta de cemento Ardurit X7G. Aun antes de endurecer Ia pasta de cemento puede ser expuesta a elevadas tensiones de compresion debidas al pretensado, eliminandose lateralmente el exceso de pasta. Para Ia trasferencia de Ia compresion inclinada, por resbalamiento y torsion, las superficies de las juntas de las almas y losas del tablero se perfilan horizontalmente, en forma de dientes de sierra, segun Fig. 7.12 y las superficies de las los as inferiores de las vigas-cajon, vertical mente. La disposicion de espigas individuales es inadecuada, porque alii deberian originarse localmente concentraciones de tensiones. Debe observarse tambien que las tensiones principales de compresion inclinadas, en las vigas continuas y tambien en vigas de hormigon pretensado, en Ia zona de los apoyos, pueden tener pendientes de 45째 y mayores. Ademas es importante que, al unir las vainas de los elementos tensores a enhebrar, las mismas esten colocadas con exactitud y que sus puntos de empalme esten bien sellados, para que alii no penetre Ia pasta para las juntas.

7.3. Procedimiento de avance por m6dulos La construccion por modulos reune las ventajas de Ia prefabricacion (hormigonado de partes con encofrados fijos, repeticion sistematica de trabajos iguales, lugares de trabajo protegidos de Ia intemperie, cortas distancias de transporte de los materiales) con las del hormigonado "in situ" (estructura monolitica sin juntas debiles, equipos elevadores pesados innecesarios). Detras del estribo se hormigonan piezas parciales (modulos) de Ia superestructura de Ia viga , con encofrados fijos, de 10 hasta 30 m de longitud f/4 hast a f/2), pretensandolas en forma longitudinal y centrada despues del endurecimiento del hormigon para las diferentes etapas de Ia construccion, desencofrandolas y fuego desplazandolas mediante prensas hi draulicas sobre apoyos deslizantes de teflon (Figs. 7.13 a 7.15). Sobre el modulo mas avanzado se fija un reticulado de avance, de acero, en forma de "pico" , para reducir los momentos del voladizo, hasta alcanzar el primer pilary fuego los subsiguientes (Fig. 7.13). Los modulos siguientes son hormigonados, en cada caso, contra el ultimo y, natural mente, Ia arm ad uta longitudinal sera pasante en las juntas de trabajo. Cuando todos los modulos estan construidos y el puente se encuentra en Ia posicion definitiva, se procede al pretensado de los demas elementos tensores, necesarios para Ia carga de servicio total. La Fig. 7.16 muestra,

48


Longitud de avance 2° avance "Pico" de acero

avance Cortes longitudinales 4° avance

6° avance

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--,

---'------------' I

A_.

· -

1/J

2° tramo

Fig . 7.13. Principia del procedimiento de ·avance por m6dulos. Hormigonado por m6dulos detras del estribo, se avanza libremente en voladizo, de pila a pila . Secci6n terminada

Corte longitudinal

... j

·---

Direcci6n del avance

- Losa inferior

· --

"

Prensa de deslizamiento

Apoyos deslizamiento

Anclaje de Ia barra de tracci6n

Estribo

Corte trasversal Encofrado interior deslizante

Fig . 7. 14.

Corte longitudinal

y corte trasversal de Ia instalaci6n de fabricaci6n.

Esquema de ubicaci6n

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I / ./

Plantade ~ mezclado de hormig6n

td Q Desplazamiento

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Fig . 7. 15. Esquema de ubicaci6n de Ia instalaci6n del obrador

·inferior

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- Retroceso del encofrado interior despues del desplazamiento

49


Fig . 7. 16. Vista aerea de un obrador para el procedimiento de avance por m6dulos . La fabricaci6n se hace bajo techo . Puede observarse el "pico" de avance .

en una vista aerea, las instalaciones para el procedimiento constructivo de un puente pequefio. El procedimiento es adecuado para puentes de por lo menos unos 150 m de longitud, con tres tramos como mini mo. Las luces pueden variar entre 30 y 140 m; no debiendo ser, sin embargo, demasiado diferentes entre si. Para esbelteces mayores que aproximadamente 16, se necesitan pilares auxiliares para el avance ; algunos voladizos grandes tambien pueden sostenerse con ayuda de cables inclinados. Los perfiles longitudinales y las plantas de los puentes deben ser rectos o uniformemente curvados. En los Alpes italianos superiores (Val Restel) se construy6 un puente curvado en planta con un radio de 150 m, sobre un barranca. Se pueden tomar en cuenta, de diversas maneras, pequefias desviaciones, entre las cuales se cuentan tambien los aumentos del ancho del puente cerca de los extremos. Por regia general se ejecuta un modulo por semana, siendo posible llegar a dos m6dulos por semana. El encofrado se mueve en forma mecanica (mayormente hidraulica) y Ia armadura se prefabrica con plantillas. Asi pudo reducirse fuertemente el monto de Ia mano de obra. Los costos de los equipos son pequefios. El procedimiento ha demostrado ser muy econ6mico y se ha difundido con rapidez. (Desarrollo por W. Baur, asociado con Leonhardt y Andra.) Ver Bibliografia [23] y [24].

50


8 Elacci6n de Ia sacci6n trasvarsal de los puantes 8.1. Generalidades La elecci6n de Ia secci6n trasversal queda influida por los datos siguientes : 1. 2.

3. 4.

5.

Medida de Ia luz, referida al sistema estfttico elegido. Altura constructiva disponible o esbeltez deseada expresada por e: h, o bien, para elementos continuos, f i: h, con ei = distancia aproximada entre puntas nulos para Mg. Procedimiento constructive, personal tecnico y medias auxiliares, equipos, etc., disponibles. Economfa del procedimiento constructive elegido. Las estructuras esbeltas requieren mas acero que las menos esbeltas; par otro lado debe observarse Ia repercusi6n sabre Ia longitud de las rampas de acceso. Relaci6n de q: g = sobrecarga con respecto a peso propio. Una relaci6n grande de q: g, condiciona, en el caso de vigas de hormig6n pretensado, hormig6n adicional en el cordon traccionado, por ejemplo mediante Ia elecci6n de un perfil enio de una viga-caj6n.

8.1.1 . Losas de hormig6n "in situ" La los a monolftica simple (Fig . 8.1) es apropiada para puentes pequerios de un tramo , hasta luces de unos 20 m; para puentes con varios tramos continuos, para luces de hasta aproximadamente 30 m -con cartelas, hasta unos 36 m- con espesores de losa desde 250 mm hasta aproximadamente 700 mm.

Fig. 8.1.

Secci6n trasversal de una losa monolftica simple, dibujada sin declives trasversales.

La losa monolitica se presta especialmente para puentes oblicuos o para puentes de ancho variable en zonas de bifurcaci6n.

I I

plantas irregulares

51


Para losas con caida a dos aguas, conviene adoptar una cara inferior horizontal. En el caso de declive unilateral se obtiene, con las superficies paralelas, un espesor constante y con ello, iguales armaduras e iguales elementos tensores en todo el ancho de Ia losa.

La losa monolitica igualmente es adecuada para pequerios puentes en portico o para alcantarillas en arco, en los cuales los pilares tambien son losas monoliticas. Las esbelteces f/h, o bien, fi/h pueden elegirse como se indica a continuaci6n:

15 a 22 para hormig6n arm ado para hormig6n pretensado 18 a 30

{ para puentes de clase 60 a 30

para hormig6n arm ado 20 a 25 para hormig6n pretensado 26 a 36

{para puentes de clase 16 y menores

donde los valores mas altos corresponden a las luces mayores y, con ello, a los valores q: g menores. Cuando ya no es suficiente con h = 700 mm, en general vale Ia pena elegir una losa hueca con encofrados perdidos en forma de huecos cilindricos o de perfil rectangular, para reducir el peso (Fig. 8.2). Los elementos huecos deben anclarse hacia abajo para evitar Ia flotaci6n al hormigonar. Los espesores minimos del hormig6n, por encima. entre y debajo de los canos han sido indicados en Ia Fig. 8.2. Las almas deben armarse con estribos. Como armadura trasversal es suficiente una capa arriba y otra abajo. Sobre los apoyos y en cada t/2, o cada f/3. para puentes esbeltos, deben interrumpirse los carios y disponerse vigas trasversales de un espesor de aproximadamente h/2. Las losas nervuradas o casetonadas, que son adoptadas con frecuencia en edificios, se construyen con elementos prefabricados de encofrado, por ejemplo "Gfk", faciles de

120 7 150 0

N

'I

Forzar el hormig6n, mediante vibradores, desde un costado, por debajo del caiio. Fig. 8.2.

52

0 tD

150 + 200

Almas de borde mas gruesas.

Reglas para fijar las dimensiones de losas huecas.


â&#x20AC;˘120 a 150

a = 0, 70 Ia 1. 50 m

Fig. 8.3.

I

Nervaduras trasversales, a distancias 2a hasta 4a

Reglas para fijar las dimensiones de losas nervuradas.

Para puentes peatonales

Aspecto regular

Aspecto malo

Para puentes carreteros

Fig. 8.4 .

Posibilidades de mejorar el aspecto esbelto de puentes-losa.

desencofrar y, natural mente, tambien se utilizan para losas de puentes cuando esencialmente se presentan momentos positivos (Fig. 8.3). Para mejorar el aspecto de esbeltez, las losas pueden conformarse ventajosamente como se indica en Ia Fig. 8.4.

8.1.2. Losas constituidas por piezas prefabricadas Las losas tambien pueden construirse con elementos prefabricados en forma de fajas angostas longitudinales, que se colocan "hombro a hombro", para lo cual deberlan preverse

53


juntas suficientemente anchas en las que pueda compactarse adecuadamente un mortero consistente (Fig. 8.5). El relleno de Ia junta con mortero fluido supone el empleo de un cemento especial, que no segregue agua. Las piezas prefabricadas deberian tensarse ffasversalmente entre si, por lo menos en Ia zona cercana a los apoyos yen t/2 o t/3, para que se conserve el efecto de losa (repartici6n trasversal de cargas). Las fajas de elementos prefabricados se ejecutan usualmente con huecos para reducir su peso, lo que es posible obtener en fabrica, con encofrados deslizantes. En U.S.A. se construyen, en banco de tesado, cajones huecos normalizados, con paredes de espesores bastante reducidos, de acuerdo con Ia Fig. 8.6a. En Ia junta presentan un Shear-Key (llave de corte), ranura que, una vez llenada con mortero, servira para Ia trasmisi6n de los esfuerzos de corte, entre una y otra viga-caj6n. Tambi{m en este caso es esencial el pretensado trasversal, por lo menos en t/2. Finalmente, pueden colocarse vigas l., muy pr6ximas unas de otras, y hormigonarse " in situ", para construir, sin encofrados ni cimbras, un puente-losa (Fig. 8.6b).

Fig. 8.5.

Losas huecas, compuestas de vigas prefabricadas.

0 0

Trenzas tesadas en banco, 09 St 180

Fig. 8.6a. Vigas huecas, usuales en USA, pretensadas en banco de tesado.

hasta 1,10 m

Fig. 8.6b. Vigas _L, prefabricadas en banco de tesado, completadas con hormig6n "in situ", para obtener el efecto monolftico.

54


8.2. Vigas-placa de hormig6n "in situ" La viga-placa es una forma de seccion trasversal muy adecuada para el hormigon armado y el pretensado parcial, especial mente cuando deben absorberse momentos flexores positivos. La placa superior constituye el tablero del puente y ademas el cordon superior de Ia viga principal; el cordon inferior se concentra en Ia parte inferior del alma. El espesor del alma depende esencialmente del espacio ffsico necesario para el cordon traccionado, a no ser que este sea ensanchado mediante un ala (Fig. 8. 7) . En vista del esfuerzo de resbalamiento trasversal, deben preferirse las almas delgadas a las gruesas, porque Ia armadura de resbalamiento necesaria es independiente del espesor del alma yen las almas delgadas el ancho de las fisuras por corte resultan menores. Naturalmente, el espesor del alma debe ser suficiente para las tensiones principales inclinadas de compresi6n. Para puentes de hormigon pretensado, el ancho del cordon traccionado tambien puede estar condicionado por el hecho de que, por ejemplo, todavfa debe quedar, para Ia mitad de Ia sobrecarga, una reserva de compresion en el cordon traccionado precomprimido, o que las tensiones de compresion en el cordon traccionado precomprimido debidas al peso propio, por sf solas, no sean demasiado elevadas, para evitar una contraflecha de Ia viga (curvatura negativa) debida a Ia fluencia lenta, como pudo observarse en muchos de los primeros puentes de hormigon pretensado, cuyas calzadas curvadas hacia arriba debieron ser rectificadas. Las vigas-placa de puentes que con su losa de tablero siempre poseen una gran Consideraciones sobre momentos positivos

diagramas de deformaciones e

hormig6n armado

9 • Poo

g+q

9 •Poo •0.5q

+ tracci6n - compresi6n

9•Poo

•q

hormigon pretensado 8. 7. En el caso de vigas-placa debe observarse que para los momentos en los tramos , el pretensado , para el caso 9 + Poo , no origine en el cordon traccionado tensiones de com presion demasiado grandes.

Consideraciones sobre momentos negativos

Alma engrosada de mayor a menor o uniforme y/o armadura comprimida

g• q

Ala comprimida, unilateral o bilateral, a veces transicion a placa inferior.

Fig. 8.8 . En vigas continuas el cordon inferior de Ia viga-placa corre peligro debido a una compresi6n demasiado elevada . Esto puede remediarse mediante pretensado parcial y armadura comprimida.

55


'

placa de compresi6n y con ello un eje de gravedad alto pueden absorber momentos negativos solamente en forma restringida. Si por razones constructivas no se quiere engrosar el alma o proveerla de un ala comprimida inferior, se puede aumentar su capacidad portante a compresi6n mediante un "blindaje" con armadura comprimida bien zunchada (Fig. 8.8). El alma simple sin ala, naturalmente, es preferida para hormig6n "in situ" debido a que el encofrado y Ia armadura son mas sencillos. las alas, por regia general, se justifican para alturas de viga mayores de 2 m.

Secciones trasversales tipicas, de puentes de vigas-placa

. Secci6n trasversal de un puente peatonal simple Fig . 8.9.

min 0.15

min 0.20

~""*izzzzzz~wT"""'~'r Esbeltez 14. 16

·..f--- 2 -Sm ----,!'-

. Viga tr_as~ersal_ VT en f 12 para d•stnbuctOn de las cargas

Fig . 8. 10.

-#----- - -- -- - Peatonesciclistas

17.00 - -- - - - - - - - - - . 1 ' -

28

Esbeltez 21 Puente sobre el lsar, Munich

±t70 9.53 Fig . 8.11 .

Esbeltez - 12-15 Viga de un !ramo

Chapa de rigidez separada del tablero para que Ia ~2!11-----+-----~~;1 armadura del mismo sea constante todo a lo largo, - -- -.!'- evitando tensiones de tracci6n longitudinales en Ia parte superior Fig. 8. 12.

- - 2 .5%

Esbeltez 20

Fig. 8.13.

56


21.60

L

j

I

,, , ,

,;~

_., %- ,, •• •

i

1~

Esbeltez 18

~

- ~. -- Chapas trasversales ~; en 0,4 y 0,6 t

~~~----------r-~--------~~00~

~

--1

11,10 Fig. 8 .14.

+------------------------------3~00----------------------------~

,.1,5 .,.

__j

.., 0~

co

Esbeltez 12

Sin VT + - - - - - - - - - 1 6 , 2 5 _ _ _ __ ___ _ __,__ _ _ 7,17 Fig. 8.15. 0,20

En

Losa tensada longitudinalmente

.~:~Dzzz::·:::t~::zzz••r;r:~~:oyo "'-"""~""' '

o l~sa nervurada

' ' ' '

Fig . 8.16. El alma individual tambien puede trasformarse en un cajon hueco angosto que se adapta mejor a momentos M negativos (Fig. 8 . 16). Para autopistas frecuentemente se yuxtaponen dos puentes con una junta de separaci6n en Ia faja centraL Como esbelteces pueden recomendarse (f j/h) : hormigon armada alma sin ala almas con.ala o almas engrosadas

8

hormigon pretensado

a 12

10 a 18

10 a 14

Las luces varian desde Rin, en Emmerich, Fig. 8.14.)

~

15 m hasta

12 ~

a 24

70 m. (Puentes de acceso al puente sobre el

Vigas trasversales Para 3 o mas almas deben disponerse vigas trasversales para repartir las cargas -lo mejor es una viga en f 12 y para almas esbeltas 2 vigas en f 13 . Para solo 2 almas son suficientes chapas trasversales delgadas, cerca de f /3, para evitar Ia torsion de las almas. En los apoyos son necesarias vigas trasversales para trasferir las fuerzas debidas al viento y los momentos de torsion. Cuando Ia losa de tablero tiene un espesor suficiente, elias pueden remplazarse tambien por un efecto de portico (las almas son los pilares del portico y

57


Ia losa de tablero, el dintel del mismo), tal como en el caso del puente sobre el valle del rio Neckar, en Neckarsulm, Fig. 8.15, dado que una cimbra m6villongitudinal no permitfa ubicar vigas trasversales (H . Homberg) .

8.3.-Vigas-placa invertidas. Puentes con tablero inferior de hormig6n "in situ" Los puentes de tablero inferior (en artesa) tienen afuera, en los bordes de Ia calzada o de las aceras, vigas principales que sobresalen, entre las cuales se tienden trasversalmente las losas de tablero (Figs. 8.17 a 8.20). Ventajas: Desventajas:

Altura constructiva muy pequena sobre el galibo del puente, solamente dependiente de Ia luz trasversal. Aspecto basto, a no ser que se proyecten aceras hacia afuera de las vigas principales (Fig. 8.20) . Pequena zona comprimida por flexion de Ia viga principal, para momentos positivos. Sensaci6n de estrechez de los automovilistas al pasar por el puente, especialmente cuando Ia viga principal sobresale mas de ~ 0,70 m por encima de Ia calzada. Solamente sirve para puentes angostos .

Secciones trasversales tipicas para puentes con tablero inferior Puente peatonal b Esbeltez hasta -

ff

25

@ÂŁ2:zzqzzzz~ Cuando Ia altura mas el ancho superior del antepecho hb + b :2: 1,2 m, no es necesario un pasamanos

Fig. 8.17.

Puente sobre camino rural

Fig. 8.18.

Puente carretero Esbeltez hasta - 20

Fig . 8.19.

58

~zzzzzzfzzzzzz~


Calle urbana - secundaria Esbeltez hasta - 18

Fig. 8.20. Puente con tablero intermedio para ca!le urbana, con aceras exteriores a las vigas princi pales. La altura hs de Ia V. P. no deberfa sobrepasar 1,0 m. Esbeltez hasta - 18 .

Puente ferroviario Dos variantes

Fig . 8 .21 .

Puente con tablero inferior para ferrocarril.

Para puentes ferroviarios se prefieren las secciones trasversales con tablero inferior, porque Ia cama de balasto de por sf puede necesitar una " artesa" y porque el galibo sobre el riel permite usar vigas principales que sobrepasan el nivel del riel.

8.4. Vigas-placa prefabricadas Por regia general las vigas principales se prefabrican y pretensan para Ia luz total del tramo. En Ia seccion trasversal existen tres posibilidades para conformar Ia losa de tablero : 1. Seccion trasversal con fajas anchas de las los as superiores, con junta angosta entre elias, de hormigon " in situ ", armadura trasversal solo con empalme por lazos, pretensado trasversal (Fig. 8.22) . i Para trasporte por carretera el ancho del elemento esta limitado a 3,4 m! 2. Secciones trasversales con fajas angostas de las losas superiores, con faja ancha entre ambas, de hormigon " in situ " (Fig. 8.23). La evolucion se oriento hacia distancias entre VP cada vez mayores . Para mantener reducido, pese a ello, el peso de montaje de las vigas , se ensancho Ia faja de hormigon "in situ " . Los pesos de montaje de las vigas alcanzan hasta 180 t; los lfmites de las luces !Iegan hasta - 54 m. 3. Seccion trasversal con cordon superior angosto y los a, corridos, de horrnigon "in situ " (construccion mixta) (Fig . 8.24) . Umites como los indicados mas atras. Para las secciones trasversales (Figs. 8.22 a 8.24) cabe hacer Ia advertencia de no elegir las tensiones en el cordon precomprimido de traccion, para g + p (peso propio + pretensado) demasiado elevadas porque si no las vigas se curvan hacia arriba debido a Ia fluencia lenta, produciendo, en el caso de puentes de varies tramos, calzadas en forma de

59


Junta de solo 200 a 300 mm

=:::::J Empalme por lazos

Elementos tensores "enhebrados"

t 2 a 3,5 m

Fig . 8.22.

VP pretensada en banco de tesado o con elementos tensores pretensados a posteriori.

Viga prefabricMa con ala superior ancha.

AI mas, 160 a 200 m m (en Francia 120 mm para f = 54 m)

tensores trasversales

3,00 a 6,00 m Viga trasversal de hormigon "in situ"

Elemento tensor en Ia viga trasversal

Fig. 8.23.

Vigas prefabricadas con ala superior angosta (tipo constructivo frances).

Losa de hormigon "in situ", con o sin pretensado trasversal

Fig. 8.24. Vigas prefabricadas , con cabezales superiores para Ia union monolftica con Ia losa corrida de tablero hormigonada "in situ" .

60


Losa hormigonada "in situ", 200 a 240 mm

Pieza prefabricada

- - - 2,5 a 3,4 m _ ___

_j,_

Fig . 8.25 . Vigas prefabricadas , en forma de V, con alas delgadas hormigonadas con elias y losetas de cierre insertadas formando en conjunto el encofrado de Ia losa corrida del tablero, hormigonada " in situ ".

"guirnalda" que, en varios casos, hubo que corregir. Por ello, es mejor elegir el pretensado parcial. La Fig. 8.25 muestra una secci6n trasversal de piezas prefabricadas, con placas hormigonadas con elias, que se utilizan como encofrado de Ia losa corrida de hormig6n " in situ" (procedimiento constructive mixto), segun el sistema Sawoe [Beton und Stahlbetonbau 1977, Cuaderno 12]. El procedimiento constructive mixto = losa corrida de hormigon " in situ " con vigas trasversales, tambien hormigonadas " in situ", facilita el establecimiento de Ia continuidad, en casos de puentes de varies tramos. Para Ia continuidad de puentes de piezas prefabricadas, ver Sec. 12.5.

8.5. Vigas de cajones huecos de hormig6n "in situ" Las vigas-cajon permiten adaptarlas a multiples condiciones. Son especialmente adecuadas para vigas continuas de hormig6n pretensado, porque siempre existen cordones, superior e inferior, de ancho suficiente y puede adaptarse el espesor de las losas de los cordones a los mementos en las VP teniendo presente Ia compresion en el cordon y Ia ubicacion de los elementos del cordon traccionado (elementos tensores y/o armadura de acero para hormig6n). ejemplo notable de un puente en viga-cajon con armadura de acero para hormig6n, el puente sobre el Rodano en Aproz (Wallis, Suiza) , con e = 52 m, esta descrito en [1] , pag. 169. Las vigas-caj6n se adecuan a anchos de puentes variables, porque Ia longitud del volad izo de Ia losa puede variarse considerablem~nte grecias a su empotramiento en el cajon y porque, tambien, pueden aumentarse las distancias entre las almas. Las vigas-caj6n son rlgidas a torsi6n y por ello pueden apoyarse sobre columnas (pilas) individuales y emplearse para puentes en curva. Las vigas-cajon permiten las mayores esbelteces porque pueden absorber esfuerzos muy grandes en los cordones . Las vigas-caj6n, de hormigon pretensado, acusan menores deformaciones por fluencia lenta que las vigas-placa, porque las tensiones <Tg + p son men ores y de eje de gravedad no esta demasiado desplazado en altura. Todas estas ventajas contribuyeron a Ia actual preferencia por las vigas-cajon para puentes de hormigon pretensado. La evolucion se orient6 del cajon multicelular hacia el unicelular, aun para puentes

Un

61


anchos. El cajon multicelular solo qued6 vigente para alturas constructivas reducidas y para grandes anchos de puentes, siempre que no fueran colocados dos o tres cajones unicelulares, separados entre si.

Vigas-caj6n tipicas. Secciones trasversales para puentes monolfticos

--~-

Esbeltez 18

l --iii~'-------

12.00

I. I

~

Fig. 8.26. Cajon hueco, de tres celdas, para calzada de cuatro carriles, luz hasta aproximadamente 39 m. Umite de Ia esbeltez aproximadamente 30.

4 carriles

- J f - - - - - - - - - - - 1 8 , 3 0 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _.,..

Esbeltez 25

Fig. 8.27.

Cajon hueco muy chato, de dos celdas, para calzada de cuatro carriles, luces de 36 a 38 m. 2 carriles + aceras

13,05

Esbeltez 21

~6.10~

Fig. 8.28 . Cajon hueco unicelular, para calle de dos carriles, por ejemplo para bifurcaci6n, luces de, aproximadamente, 32 m.

Esbeltez 18 Fig. 8.29.

Viga trasversal, solo en correspondencia con los apoyos

Dos cajones huecos unicelulares para dos filas de columnas.


~------ 17, 50

Esbeltez 21

6.60

Fig . 8.30 . Cajon hueco angosto con losa que tiene dos grandes voladizos, reforzados en su lado exterior mediante vigas de borde altas .

Fig . 8.31 . Seccion trasversal tfpica para el procedimiento de avances sucesivos, luces de 40 a 70 m. Esbelteces 12 a 16, sin pilar auxiliar, 16 a 26 con pilar auxiliar en t /2 ; las almas inclinadas reducen Ia luz de Ia losa de fondo y el ancho de los pilares. El espesor variable del alma corresponde al diagrama de los momentos flexores trasversales debidos al empotramiento de Ia losa de tablero.

+ - - - - - -- - -- - -

30 a 32 m

- - - -- - -- - - - +

Fig . 8.32 . Dos vigas-cajon separadas por junta central, para puente de autopista. La cimbra y el encofrado pueden emplearse dos veces. Los pilares dobles son una desventaja.

e max = 138 m esbeltez 21

~

-,11'----

- 8 .60

l

---..,~-!-

Fig . 8.33 . Una viga-cajon para todo el ancho de Ia autopist a, las partes de tablero en voladizo apoyan en barras inclinadas comprimidas. Solo es adecuada para grandes luces. (Puen te Kochertal en Geis. lingen , 1977-79 , proyecto de Wayss & Freytag .)

63


Secci6n trasversal sobre el pilar

Secci6n trasversal en el tramo

L Fig . 8.34. Secciones trasversales del puente sobre el Rin en Bendorf, t max = 205 m. Dos cajones huecos, uno al lado de otro, espesor del alma 370 mm (proyecto de Dywidag) .

Secciones trasversales de algunos puentes en viga, de luces muy grandes

Secci6n trasversal sobre el pilar

-~------ 11.85

- ---+-r

Secci6n trasversal en el tramo

ILi

Tj

<.D

ui

Fig . 8 .35. 350 mm .

Secciones trasversales del puente Oosterschelde, Holanda,

Secci6n trasversal sobre el pilar

>1'----

-10,92

e=

95 m, espesor del alma

Secci6n trasversal en el tramo

.......

=-

I I II Fig . 8 .36. 300 mm .

64

II

Secciones trasversales del puente de Oh3ron, Francia,

e

79 m, espesor del alma


26. 20

- - -- -··

- ~-~~

en el tramo

sobre el pilar

Fig. 8.37. Secci6n trasversal del puente Felsenau sobre el rfo Aare en Berna (Suiza), (proyecto del Prof. Menn).

e max

= 144

25,50 - - - - -- - - -- - - +

,----- ..., ~;;-~-=~-~ ~-),.__-~ I

I

-

-

--

.------, k;-;r

..... ~· .1

0

0

~-~~

=---,,~

~-.::......<;~! r~·- - - J,;·1

I

I

~-:_~

Fig. 8.38. Secci6n trasversal del nuevo Reichsbriicke de Viena, segun el concurso de 1977, para trafico ferroviario rapido, en cajones huecos, con canalizaciones en Ia parte central abiertas (por los gases). Las aceras protegidas se ubican debajo del voladizo de Ia losa de tablero.

En puentes urbanos con tratico peatonal, en los ultimos tiempos se afianzo Ia tendencia de alejar las aceras del tratico vehicular ruido-so, maloliente y salpicador, ubicandolas debajo de los voladizos laterales de Ia losa de tablero (por ejemplo el puente Stephan de Bremen). Alii pueden configurarse en forma atractiva y hast a pueden "amoblarse". Naturalmente debe partirse de Ia suposicion de un puente con vigas de cajones huecos de por lo menos 3 m de altura (Fig. 8.38).

Valores limites de las vigas en caj6n para puentes Esbelteces 30 a 40 segun Ia relacion sobrecarga -peso propio. Espesores de almas sin elementos tensores, 250 mm o d/15. Espesores de almas con elementos tensores principales, 200 mm + L vainas, en mm. Espesor de Ia losa inferior del cajon, sin cartelas de union, por lo menos 120 mm, pero es preferible 150 mm o f/30; con cartelas de union, para Ia parte de caras paralelas entre elias, valen los mismos valores anteriores, las cartelas deben cumplir las condiciones que se indican en Ia figura:

Para flh > 30 pero < 40, Ia losa inferior (de fondo) debe reforzarse en las zonas comprimidas, mediante nervaduras trasversales prefabricadas, a distancia a = flosa65


Nervadura trasversal

Viga trasversal o mamparo o diafragma trasversal o marco trasversat: en vigas cajon, por regia general, se disponen solamente en los apoyos. Tambien se puede prescindir de estos elementos constructivos, cuando con Ia losa de fondo engrosada para momentos M negativos, juntamente con almas engrosadas localmente o con almas, que de todos modos son suficientemente gruesas, se obtiene tanta rigidez de Ia secci6n trasversal (seccion trasversal como marco cerrado), que Ia distorsion de Ia forma de Ia seccion trasversal se mantiene muy reducida y que los momentos de torsion pueden ser trasferidos a los apoyos, por el efecto de portico. Esta solucion es necesaria cuando por un cajon hueco tienen que pasar, por ejemplo, trenes subterraneos (puente Nusletal, de Praga, o el nuevo Reichsbrucke de Viena) . Las vigas trasversales, a menudo, se hormigonan posteriormente, para que el encofrado interior del cajon pueda desplazarse longitudinalmente sin tropiezos.

8.6. Vigas-caj6n de segmentos prefabricados Vigas-cajon prefabricadas, cuya longitud es igual a Ia luz pueden emplearse, segun los equipos elevadores disponibles, hasta aproximadamente = 20 m. Los Ferrocarriles Federales de Alemania han desarrollado, para cargas ferroviarias, tipos de puentes con cajones de 1,5 m de ancho, que pueden colocarse en las pausas de los servicios nocturnes. En el caso de luces mayores, las secciones trasversales indicadas en las Figs. 8.30 a 8.37, se subdividen trasversalmente en segmentos que luego se unen monolfticamente mediante tensado trasversal. Hasta ahora no se han desarrollado secciones trasversales especiales de vigas-cajon para Ia prefabricacion .

e

8.7. Secciones trasversales para losas de tablero suspendido En el caso de puentes en arco con tablero inferior y de puentes atirantados en general nose necesita en el tablero una gran rigidez propia a flexion en sentido longitudinal, en forma tal que las secciones trasversales pueden ser muy sencillas, siempre que Ia suspension se pueda realizar en los bordes exteriores. En los puentes atirantados deben tomarse en cuenta los esfuerzos longitudinales de compresi6n originados por cables que, eventualmente, hace necesario un refuerzo de Ia losa. En estos puentes es conveniente tender Ia losa del tablero en sentido longitudinal sobre vigas trasversales dispuestas a distancias reducidas (2 a 4 m). Estas vigas trasversales eventualmente se unen entre sf mediante una viga longitudinal en e/2 y vigas longitudinales de borde, para que las cargas pesadas se distribuyan adecuadamente. La Fig. 8.39 muestra una seccion tfpica de un puente atirantado moderno.

1

I

Plano de los cables ·

~7znzzztr==•·~~~ VT

a = 2,5- t..O m

VT

Fig. 8.39. Secci6n trasversal de una losa de tablero suspendida en los bordes, de un puente atir< ntado con muchos cables, segun el mas reciente estado de desarrollo (Leonhardt). Luces hasta - · 50l m.

66


8.8. Secciones trasversales para puentes ferroviarios Las secciones trasversales para puentes ferroviarios seran completadas en Ia proxima edici6n, sobre Ia base de nuevos planos-tipo de los Ferrocarriles Federales.

67


9 Configuraci6n de los bordes de puentes

9.1. Vigas de borde, defensas laterales, cordones de acera La configuraci6n de las barandas, defensas laterales, cordones de acera (bordillos) y de las vigas de borde, brevemente dicho, Ia configuraci6n lateral del tablero, en los ultimos veinte aflos ha experimentado algunos carnbios, especialmente en lo que respecta a las instalaciones de guia y protecci6n y de las alturas de los cordones. La vieja y barata soluci6n de Ia acera sin revestimiento, directamente unida a Ia estructura y hormigonada "in situ" y Ia terminaci6n levantada de Ia impermeabilizaci6n, protegida par un cordon de granito, solo se justifica para puentes con trafico reducido y Iento. La superficie de hormig6n de Ia acera debe protegerse con pinturas epoxi contra las sales

Medidas minimas para goterones

Fig . 9.1 .

68

Soluci6n antigua, sin embargo , sencilla y econ6mica . Medidas minimas para goterones.


anticongelantes. Es dificil que al hormigonar Ia vigide borde directamente contra el tablero, se obtenga un alineamiento uniforme, porque el encofrado y Ia cimbra sufren deformaciones diferentes. Por ello se adopt6, como regia, el hormigonado de Ia viga de borde recilm despues del descimbrado del puente, uniendola a una placa que llega hasta el cordon . Con ello Ia cara superior de Ia losa de tablero y Ia impermeabilizaci6n pueden hacerse planas hasta el borde, lo cual es importante para el pretensado trasversal (Fig. 9.2). La placa se ejecuta sin juntas trasversales y para ello lleva armadura arriba, en sentido longitudinal de, por lo menos, 010, e = 100 mm, con un recubrimiento de hormig6n de 35 mm y abajo, de un minimo de 010, e = 200 mm , para reducir el ancho de las fisuras a 0,1 mm. Las causas de fisuraci6n son esenci?lmente Ia coacci6n debida a diferencias de temperatura y retracci6n . Para fijar Ia placa son suficientes anclajes en lazo en Ia viga de borde, con 010, e = 200 mm . Para puentes sobre calles secundarias o caminos vecinales , sin aceras peatonales, el cordon sirve solamente para Ia proteccion de Ia baranda contra cheques o rozaduras; por ello deberia ser mas alto, pero no deberia tener un ancho menor que 0 ,5 m (Fig. 9.2b). La placa normal conduce a vigas de borde altas (aproximadamente 500 mm), las que pueden llegar a tener un mal aspecto. Tambien se puede colocar Ia placa segun Fig .. 9.2c y fijarla con anclajes de disco. A partir de 1958 se exigi6, durante un cierto tiempo, un umbral de guia de hormig6n segun Fig. 9.3 y un escalon en Ia losa de tablero y en Ia impermeabilizaci6n. Ninguno de los dos dio buenos resultados. El rigido umbral empeoraba las consecuencias de los accidentes producidos por el despiste de vehiculos. 1

I

---

Placa de hormig6n armada

4%

Fig . 9 .2a. Soluci6n actual con placa de Ia acera y viga lateral hormigonadas despues de quedar terminada Ia estructura portante.

1

150 a 200 Anclaje de disco

2 goterones (filtraciones eventuales de Ia impermeabilizaci6n) Fig. 9.2b . Cordon angosto y alto , para puentes sabre calles . secundarias , sin aceras y sin defensas.

Fig . 9.2c. Soluci6n para reducir Ia altura de Ia viga de borde.

69


14-- -- - - - 1,50-'' -------1~ 250

r 8C1l

L

1.00~500

14------ aso

Desague aproximadamente cada 2m .

a

150

I',.., 1

i

I

Âť>>Am ~ ~ 120

,

1 rr~: I

:

Iâ&#x20AC;˘ ' ' ~,':,

0

N

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Configuraci6n en el caso de calzada de hormig6n

Fig . 9.3. Umbra! de guia exigido durante algun tiempo; actualmente prohibido porque aumenta las consecuencias de los accidentes .

Fig. 9.4. Disposici6n reglamentaria, actualmente vigente para defensa de chapas de acero , cordon y baranda sobre placas de hormig6n armado.

Actualmente se usan defensas de chapa de acero ubicadas a cierta distancia del cordon de Ia calzada, cuyos postes estan fijados en su base con pernos debiles de rotura regulada {fusibles) en forma tal que Ia placa de Ia viga de borde, en general , no sufra danos

70


en caso de accidentes. La placa citada se fija en las proximidades de los postes de las defensas con anclajes de disco, para evitar que se levante. Despues de haberse ejecutado Ia impermeabilizaci6n, los pernos de anclaje pueden colocarse y pegarse en agujeros perforados, tomando precauciones para que, con Ia perforaci6n, no se daiie ninguna armadura principal y, especialmente, ningun elemento tensor (Fig. 9.5a). Cuando existe este peligro, los anclajes con chapa superior se hormigonan directsmente a ras del hormig6n. En Ia chapa de acero se encuentra un agujero con rosca protegida por una placa de material plastico, en Ia cual se atornilla el perno de anclaje con un disco de chapa. El disco se aprieta con una tuerca, asegurando asi Ia estanqueidad (Fig. 9.5b). Los cordones tendrian que dimensionarse con Ia altura mas baja posible y achaflanarse a unos 45掳 para que los vehiculos despistados no reciban fuertes golpes laterales. Las instalaciones de protecci6n deben ser flexibles para que los esfuerzos que dan origen a daiios sean reducidos. Es cosa sabida que Ia energia cinetica de las masas en movimiento es equivalente al producto de fuerza por desplazamiento.

a)

b)

Espaciador de material plastico Fig. 9.5.

Fijaci6n de Ia placa, con anclajes de disco y de los pastes de Ia defensa de chapa de acero: b) placa de anclaje embutida en Ia losa.

a) anclaje con perforaci6n y pegamento

min1.50m~

Pasamano con cable

Cables estirados sobre

elasticos, pastes I 路aestribos distancias de - 3,0 m

__sz_goo

E 0

路 Espacio para Ia deformaci6n de Ia defensa

N Cll

...._

0

Juntas de rotura, , preparadas

/

700 500

2%

, Anclajes perforados, de disco, cerca de los pastes Fig. 9.6. lnstalaci6n de defensa con cables soportados elasticamente (3 a 4 cablesY y gran espacio para deformaci6n (anulaci6n de energia) hasta el cable ubicado en el pasamanos, que esta ubicado a altura suficiente, para evitar Ia caida del vehiculo . Juntas de rotura al pie de los parantes del pasamano para que los pastes no se tuerzan moviendo el cable del pasamano hacia abajo (propuesta de Leonhardt desde 1968).

71


Una deformacion nula (por ejemplo umbral de Ia defensa de hormigon) representaria un esfuerzo destructivo infinitamente grande. La chapa de defensa, de acero, no actua en forma optima, porque no reduce suficientemente las lesiones graves y los danos, en caso de accidente y no pudo evitar, en repetidas ocasiones, que vehiculos con un alto centro de gravedad se cayeran de los puentes. Por ello deberian construirse dispositivos de defensa mejores y mas seguros, en especial, cuando se trata de puentes que cruzan valles. La Fig. 9.6 pretende s¡er un estimulo para ello. La proteccion con cables dibujada ha sido propuesta repetidas veces por el autor, y ha sido realizada, con buen exito, en el Japon [25]. En puentes urbanos con acefas deberian colocarse ademas, a lo largo de Ia defensa de cables, una proteccion contra salpicaduras de aproximadamente 0,7 m de altura.

9.2. Barandas Las barandas, de 0,9 hasta 1,0 m de altura en pasarelas y de 1,0 hasta 1,2 m en autopistas (ipuentes que crucen valles!), no solo protegen, sino que ejercen una influencia sobre el aspecto del puente, por lo que deben estar bien configuradas. En puentes peatonales, las barandas de barras finas contribuyen al aspecto liviano del puente. En los puentes de autopistas las barandas con barras permiten al automovilista Ia vista sobre el rio o el valle. Barras verticales iguales y equidistantes facilitan al conductor una vision libre por debajo del pasaman6s. La mejor forma de colocar las barandas consiste en soldarlas a placas de acero directamente embutidas en el hormigon (Fig. 9.7). AI ali near Ia baranda se producen juntas f de diferentes aberturas, que se compensan con elementos de ajuste en los lugares de soldadura. Para obtener una mejor proteccion contra Ia corrosion tambiem puede embutirse Ia placa de anclaje de acero y cubrirla, despues de soldarla, con un mortero de epoxi.

'1'-t-

50 a 80

a

= 120

a 180

=! 30 a 50 â&#x20AC;˘

Desde 012 de St 1400 hasta 0 30 de St 370

a

a

m Desde 10/20 St 520 hasta 15/40 St 370

Chapa embutida de acero, de 15 a 20 mm de espesor

Anclajes con costura soldada a distancias de 0,80 a 1,20 m

Fig . 9.7 . Baranda de aceras peatonales con barras verticales de igual separaci6n. Fijaci6n en chapas de acero embutidas en el hormig6n .

72


La "colada" de los parantes de Ia baranda en rebajos dejades en el hormigon es problematica, porque en el agujero es facil que se produzcan fisuras por las cuales entra agua, con lo que comienza Ia corrosion. Se pueden prevenir estos danos con un recubrimiento de mortero-epoxi. La Fig. 9.8 muestra una baranda con postes y barras verticales intermedias como se utiliza frecuentemente en aceras de puentes carreteros. En el pasamano se ha instalado un cable para interceptar vehiculos despistados, cosa q.ue, por cierto, solo sucede cuando en Ia parte inferior de los postes se han previsto juntas de rotura. Los postes fijados al hormigonar, se doblan hacia afuera y con eso el cable desciende [25]. La Fig. 9.9 muestra una baranda de aluminio, con un larguero "a Ia altura de Ia 2000- 2500 -----.,. . a

r

0

120 - 180 (luz libre)

0

0 0 0

~

AI ~250

Fig . 9.8 . Baranda con postes y barras verticales intermedias para puentes carreteros, con cable en el pasamano.

-.r-- - - - 2000 - 2500 - - ---/'a =120-140

Poste I PE 80

Larguero [65

II

==========~

' != ,

Ll~ Fig . 9.9.

Baranda en autopista , de 'a luminio , con larguero a mitad de altura.

73


rodilla", que no necesita protecci6n a Ia corrosion y que se considera libre de mantenimiento. La distancia entre postes puede elegirse entre 1, 7 y 2,5 m. El larguero es suficiente cuando no hay que proteger a una acera pUblica.

9.3. Proteccion contra el viento En puentes construidos a gran altura sobre el terreno, el viento trasversal puede poner en peligro a los vehiculos, especialmente cuando ~e sale de un tunel o una trinchera hacia un puente sobre un valle, o de una zona protegida por edificios elevados a un terreno abierto. En el caso de puentes elevados en terrenos llanos, los pilares de puentes colgantes o puentes atirantados pueden constituir un peligro. Las medidas de protecci6n aun no han madurado y deben ser estudiadas caso a caso. Generalmente es suficiente cerrar, aproximadamente, Ia mitad de Ia superficie de baranda. La mejor forma de hacerlo depende tambien de Ia configuraci6n de Ia secci6n trasversal del puente, de Ia altura de Ia viga, etc. Tambien las superficies inclinadas de las vigas de borde pueden ayudar a desviar el flujo del viento. En pilones han dado buen resultado una sucesi6n de barras verticales cortaviento de unos 2 m de altura, cuyas distancias se reducen uniformemente hacia el pil6n .

Fig . 9.1 0. Protecci6n contra el viento por inclinaci6n de una viga de borde alta (1 ,0 a 1,2 m) y una chapa deflectora adecuada, en el larguero a mitad de altura de Ia baranda.

9.4. Proteccion contra el ruido Desde hace atios y con toda raz6n, Ia poblaci6n exige una protecci6n mejor contra los ruidos del trafico, que esta tratada en Ia prenorma DIN 18005 de mayo de 1971. La protecci6n contra los ruidos se prescribe cada vez mas, legal mente, en las zonas pobladas. Entonces, esto tambien concierne a los puentes. Sobre los puentes, el ruido de los vehiculos (ruidos de los motores y del rodaje) solo puede combatirse por medio de paredes absorbentes a lo largo de Ia calzada que virtualmente "se tragan" los ruidos, que deben tener por lo menos 3,5 m de altura. Las vias elevadas urbanas se transforman en canales y, vistas desde los costados, en largas cintas de unos 5 m de altura. Am bas cosas son apenas 路soportables desde. el punto de vista estetico y por ello resultan infrahumanas. Por este motivo, en los cruces urbanos, el trafico no debe encauzarse sobre puentes, sino en cortes profundos o en tuneles. En Ia ciudad de Dusseldorf se construye un puente con protecci6n contra los ruidos

74


Claro

Oscuro

Fig. 9.11 . Proteccion contra ruidos en una via elevada urbana (DOsseldorf-Benrath). Paredes laterales absorbentes del sonido, de 3,5 m de altura. La artesa se aprovecha como estructura portante.

que F. Tamms, como consultor, intenta hacer soportable, apelando a Ia subdivision y el tratamiento cromati?o de Ia pared con revestimientos ceramicos. (Ver F. Tamms: Verkehrsarchi. tectur (Arquitectura del trafico) [64]) (Fig. 9.11 ). Las paredes laterales se utilizan aquf como estructura portante (puente de tablero inferior -en artesa) de manera que fue posible adoptar luces grandes (de 40 a 60 m), lo. que alivia su aspecto pesado.

9.5. Franjas centrales Tambien las franjas centrales, en general, estan provistas de una placa a Ia cual se fijan las defensas de chapa de acero. La placa se fija mediante anclajes de disco y se arma como se indica en las Figs. 9.4 y 9.6. Las formas frecuentes son:

Fig . 9.12. Placa en franja central para puente sin junta longitudinal.

Fig. 9.13 . Placa en franja central para puente con junta longitudinal. En curvas se obtienen, segun el trazado, diterentes alturas de los bordes de las calzadas, cuya mejor forma de compensaci6n se obtiene mediante una junta longitudinal. Ejemplo:

Fig. 9.14. Escalonamiento en Ia franja central aprovechado para fijacion de Ia defensa de chapa.

75


10 Sustentaci6n de los puantes 1 0.1. Requerimientos funcionales El apoyo de los puentes debe cumplir las funciones siguientes: 1. trasmitir las cargas debidas al peso propio, trafico, cargas especiales, etc., a las fundaciones; 2. trasmitir a las fundaciones, en el caso de apoyos hiperestaticos de Ia estructura, las reacciones por coaccion debidas al pretensado, a las diferencias de temperatura u otros factores similares; 3. trasmitir a las fundaciones las componentes horizontales de las reacciones de apoyo, debidas al viento, frenado de los vehiculos , rozamiento, coacci6n, terremotos, etc. ; 4. posibilitar, sin coacci6n o con esfuerzos de coacci6n susceptibles de ser verificados y absorbidos, variaciones de longitud de las superestructuras (estructuras portantes del puente) y de los pilares, debidas a temperatura, pretensado, contracci6n y fluencia lenta del hormig6n, etc.; 5. posibilitar deformaciones de Ia super e infraestructura, tales como flechas de las VP con los correspondientes angulos de rotaci6n en los apoyos, rotaciones por torsion, asentamiento o rotaci6n de las bases de fundaci6n (asentamiento de columnas), sin coacci6n o bien con esfuerzos de coacci6n susceptibles de ser verificados y absorbidos; 6. el apoyo debe ser seguro y duradero y ha de ser posible ejecutarlo en forma simple y econ6mica; 7. el apoyo es, en general, un factor esencial del aspecto estetico del puente y por ello debe ser proporcionado y configurado en forma atractiva.

1 0.2. For mas y mecanismos de apoyo Para el cumplimiento de las multiples funciones arriba mencionadas, se dispone de muchas formas de sustentaci6n y mecanismos de apoyo. (Los mecanismos de apoyo seran tratados en el Cap. 16.) 1. Union firme y homogl!mea de Ia superestructura con las paredes de los estribos, pilares-pared, columnas, o bien directamente, mediante bases de fundaci6n (ipuente en arco!) (Fig. 10.1).

76


Columna empotrada

Fig. 10.1.

2. Apoyo lineal articulado sobre una pared empotrada en Ia fundaci6n o sobre un pilar o columna. (Fig. 10.2.)

Fig. 10.2.

z 0

D.

-~t

3 . Apoyo articulado con rotaci6n en todas direcciones, te6ricamente caleta esferica, 0 puntual, tambien llamado "apoyo basculante puntual" ; solo tiene sentido cuando las flechas de Ia superestructura son grandes tanto en direcci6n longitudinal como trasversal y es necesario contar con tibertad de rotaci6n . 4. Apoyo lineal, con movilidad fibre o limitada trasversalmente a Ia linea de apoyo, por ejemplo apoyos de rodillo o de deslizamiento lineal.

~

5. Apoyo lineal, con movilidad fibre o limitada en Ia direcci6n de Ia linea de

f

6. Apoyo puntual, con movilidad en una o en todas las direcciones.

apoyo.

~

t

0

'

-o~

~

7. Articulaci6n elastica, articulada con resistencia a rotaci6n . Direcci6n de Ia rotaci6n unilateral o universal. Resistencia a Ia rotaci6n (coeficiente de resorte) constante o variable. 8. Apoyo elastica: apoyos cuya movilidad esta frenada o limitada por elementos elasticos, que actuan como amortiguadores; adecuados para zonas sismicas.

10.3. Estribos El estribo es el muro de contenci6n del terraplen en los extremes del puente, donde tambien soporta las reacciones de apoyo que le transmite Ia superestructura del puente. Su configuraci6n constructiva depende de Ia altura del terraplen, de Ia altura constructiva, de Ia reacci6n de apoyo y de Ia magnitud de las variaciones de longitud de Ia superestructura, que deben ser compensadas.

77


1 0.3.1. Estribos para puentes pequenos El estribo para puentes pequenos consta de una pared de hormig6n armado que, en Ia parte superior, forma el banco de apoyo, sobre el cual, por ejemplo, apoya directamente el tablero del puente (Fig. 10.3.). Hasta luces de e = 15 m, y para fundaciones angostas sobre un terrene de fundaci6n que no sea demasiado rfgido, hasta e = 25 m, pueden adoptarse apoyos lineales fijos en forma de articulaciones de hormig6n, sobre ambas parades de estribo. Las variaciones de longitud de Ia superestructura se compensan porIa rotaci6n de las paredes de los estribos y las deformaciones del terraplen. La parte superior de Ia pared de apoyo debe armarse trasversalmente contra el esfuerzo de hendedura debido a Ia carga lineal y en sentido longitudinal, como chapa (ver [0], tomo II, Sec. 3.3.); por debajo de ho = 0,7. b no es necesario colocar armadura cuando Ia linea de presiones debida al empuje de tierras y a las reacciones de apoyo Ag y H 0 , cae dentro del nucleo central de Ia pared del estribo (Fig . 10.4) . Sin embargo, en general, se coloca una armadura para limitar Ia fisuraci6n, que esencialmente debe disponerse en forma horizontal, por ejemplo 0 10, e = 100 mm y vertical mente 0 12, e = 300 mm. En esta forma Ia pared puede construirse, sin juntas, hasta grandes longitudes. En paredes de mas de 12 m de longitud, lo mejor es aplicar un leve pretensado longitudinal con una compresi6n <Tb = 0,3 MPa, para evitar fisuras de separaci6n. A Ia derecha y a Ia izquierda de Ia faja de Ia articulaci6n de hormig6n, deben colocarse planchas de material blando, cubiertas con una membrana impermeable para evitar que penetre lechada de cemento. Estas planchas de ben posibilitar rotaciones (ver Fig. 10.3, Detalle), en sentido contrario al de las agujas de un reloj para el pretensado yen igual sentido de las mismas, al aplicar las cargas. La superficie ubicada por detras de Ia articulaci6n debe inclinarse hacia el terraplen y con ello hacia Ia capa de drenaje, para impedir Ia entrada de agua. Los apoyos fijos en ambos extremes producen reacciones H0 debidas al empuje de tierras cuya magnitud depende del grado de empotramiento de Ia pared del estribo en el suelo de fundaci6n (Fig. 10.4). Debe procurarse que las fundaciones sean angostas con un grado de empotramiento pequeno. Debido a + ll T, calentamiento en verano,y el correspondiente + llf de Ia losa, Ia presion de tierras en Ia parte superior crece y H 0 au menta. Por ello, para el dimensionado deberfa aplicarse el valor limite superior de H0 .

""!

/

Apoyos fijos a ambos Iadas, hasta

, ,

"

e=

'

~

Plancha de material blando

~~~~ t:;::Âą:;>:f:$1

15 (25) m

Junta de trabajo con declive

Fig. 10.3. Estribos para puentes pequenos con apoyos fijos a ambos Iadas; a Ia derecha, banco de apoyo con articulaci6n lineal de hormig6n.

78


En caso de pasos bajo nivel a traves de un terraplen alto, Ia pared del estribo tambilm debe ser verificada en cuanto a las solicitaciones en el sentido longitudinal debidas a Ia sobrecarga variable de Ia tierra (Fig. 10.5). Las cargas de Ia tierra y las reacciones de Ia fundaci6n producen en las paredes de los estribos momentos flexores, cuya mejor forma de absorberlos consiste en un leve pretensado longitudinal. Sin embargo, pueden evitarse estos grandes M, disponiendo juntas trasversales como se aprecia en Ia figura. Para luces > 15 (25) m el tablero del puente solo puede apoyarse en forma fija en un extremo, en tanto que en el otro se necesita un apoyo que permita rotaci6n y desplazamiento (apoyo m6vil), para el cual, actualmente, por regia general, se emplea un mecanisme de apoyo de elast6meros; un apoyo de capas de caucho es mejor (Fig . 10.6). La losa del puente varfa en su longitud, entonces su cara frontal se desplaza hacia el relleno del terraplen, donde puede ser compensado mediante una cuiia deformable de piedra partida con bitumen. El revestimiento allf no queda plano. Por eso, para h > 0,5 m, yen general, para vfas de transito rapido, se preve una pared vertical que deja una camara que separa el relleno del terraplen, de Ia estructura superior m6vil y per mite Ia colocaci6n de una junta bituminosa (para t:.e s 20 mm), ode un dispositive de transici6n, de acero, en Ia calzada (Fig . 10. ?a). El plano de Ia superficie de apoyo de Ia losa debe tener pendiente hacia Ia pared de Ia camara, dentro de Ia cual se hormigonan

v

Empuje de tierras

v

Po

Valores mfnimos para H 0 , para empotramiento en Ia fundaci6n: 3

Ho =

8

Poh +

1

10 (Pu

-

Po) h,

para articulaci6n en Ia fundaci6n (ficticia):

Unea de presiones = resultantes

H0

=

1

2

Poh +

1'

6

(Pu - Po) h

por unidad de longitud

Pu

En caso de que sea dudosa Ia seguridad ' al deslizamiento

Fig. 10.4. Diagrama de las resultantes de V y E en Ia pared de los estribos para el caso de apoyos fijos en ambos extremes.

:

I

~ Eventuales ~

:

juntas

1

I

I I

piiUJJ 1111111111111 ~ Presiones sabre el terrene para apoyo elastica Fig. 10.5.

En el caso de paso bajo nivel en terraplenes, debe tenerse en cuenta Ia flexion longitudinal.

79


b)

al

Fig. 10.6. Cierre de una losa delgada en el apoyo m6vil. La soluci6n b) es mejor que Ia soluci6n a) . La lbsa empuja contra el relleno de tierra, lo que es compensado mediante una cuiia de piedra partida con bitumen. Este cierre solo se usa para pequeiios puentes en caminos vecinales.

a)

Transicion de Ia calzada

b)

Fig. 10.7. Cierre en el apoyo m6vil de un puente-losa, con camara . a) pared de camara con transici6n de Ia calzada ; b) Ia pared de Ia camara termina debajo del voladizo de Ia losa de hormig6n; adecuado para pequeiios movimientos, con compensaci6n mediante junta bituminosa : Cierre para puentes pretensados con pared de camara abulonada o bien hormigonada despues del tesado.

caiios de drenaje, para que en ningun caso (ni aun durante Ia construcci6n) pueda escurrir agua en el paramento visto de los estribos. En el caso de puentes de hormig6n pretensado Ia pared de Ia camara puede ejecutarse con placas prefabricadas, abulonadas, para permitir asi el tesado de los elementos tensores (Fig. 10. 7b) .

1 0.3.2. Alas de los estribos de puentes pequeilos Las tres posibilidades de configuraci6n de las alas se representan y describen brevemente en Ia Fig. 10.8. Por regia generaâ&#x20AC;˘ son preferibles las alas paralelas debido a su mejor aspecto, si bien son mas caras que aquellas que siguen el talud. Estas ultimas son adecuadas para pasajes a bajo nivel, tal como se muestra en Ia figura. La inclinaci6n del talud 80


1) A/as para/etas, que cierran el terraplen paralelamente al eje del p'uente ~ A Ia izquierda se muestra el caso de un corte en trinchera; a Ia derecha se muestra el caso de cruce de un terrapl~n.

Vista

Planta

2) A/as en talud, que limitan el cuerpo del terraplen en prolongaci6n de los estribos (con desplazamiento respecto a estos o sin ellos) y cuyos bordes superiores siguen el talud del terraplen.

Vista

Plant a

Vista

~D~!!!. ljljiJijljljiJ"fl-----~JIJIJ!JIJIJIJIJIJI

3) Alas que se abren (en planta) ; en general formando pianos inclinados con respecto a las paredes de los estribos. (Su aspecto es discutible desde el punto de vista estetico.)

Planta Fig. 10.8. Las Ires form as usuales de Ia terminacion de puentes-losa con relaci6n al macizo de tierra (terraplen o corte en trinchera). no debe ser mas empinada que 1: 1,8 (mejor 1 : 2) para que no surjan problemas con las plantaciones de fijacion . En el caso de alas paralelas, en general Ia viga de borde del puente, conservando su altura, se prolonga como remate , entre 1 y 2 m mas alta del vertice teorico del cono del talud, porque am el terraplen comienza a asentarse. En casos de puentes cortos , una baranda de altura normal, ubicada detras de Ia defensa de chapa, vista desde Ia calle superior causa un efecto comico. Por ello deberia adoptarse una baranda de solo 0,6 a 0, 7 m de altura. que solo debera consistir en un pasamanos apoyado sobre postes. Es preferible un parapeto monolitico de baja altura (Fig. 10.9). La mejor forma de ejecutar las alas es uniendolas rigidamente a las paredes de los estribos, extendiendolas en voladizo para economizar fundaciones. El empuje de tierras, entonces, actua sobre un portico abierto (Fig. 10.10). El relleno delras de los estribos ya es compactado fuertemente durante Ia construccion y, mas tarde, debido 路a las cargas del trafico. Este relleno entra en tension entre las alas en funcion de Ia distancia entre ambas. Por ello el empuje de tierras Ey debe aplicarse con el valor de 1,5 hasta 3 veces el empuje normal. La armadura del portico se dispone. de preferencia, a Ia altura del banco de apoyo y por debajo de el hasta aproximadamente h = b. sobre Ia fundacion. Debajo de este h = b, el empotramiento en Ia fundacion disminuye tanto el efecto de Ey. como tambien Ia flexion de portico. Para alas mas grandes (h > 5 m) es adecuado prolongar Ia fundacion de las alas,

81


Vi_stas

Secciones trasversales

-Fig. 10.9. Para puentes cortos las barandas o parapetos ubicados detras de Ia defensa de chap a deben pasar desapercibidos y ser bajos .

Planta A-A

Fundaci6n en caso de alas mas grandes Fig . 10. 10. Alas paralelas pequenas, como voladizos de Ia pared del estribo; en planta cohfiguran un portico abierto.

82


a construir despues del relleno de tierra ; armar como si Iuera autoportante

Fig. 10. 11 .

Secci6n a traves de las alas en voladizo.

Fig. 1 0.12. Junta entre Ia pared del estribo y una gran ala paralela, con o sin cubrejunta (corte horizontal).

ensanchfmdolas hacia afuera para que Ia deformaci6n del suelo no introduzca en el ala un giro hacia afuera (Fig. 10.1 0, lineas cortadas). La secci6n trasversal del ala debe proyectarse de forma tal que proporcione apoyo a todo el ancho de Ia placa lateral-incluso aceras- . El espesor del ala puede reducirse hacia abajo, del lado del relleno de tierra con una inclinaci6n de 60째 para que el relleno pueda ser compactado correctamente (Fig. 10.11 ). Alas largas, alas sobre un mal terreno de fundaci6n, o alas que se conectan a vigas con apoyos fijos de ambos lados o se unen a puentes-p6rtico, deben separarse de los estribos, porque serfan demasiado grandes los momentos de empotramiento, o resultarfan incompatibles con las deformaciones (rotaciones del estribo). La soluci6n mejor para este problema consiste en endentar y sellar Ia junta para que no se produzca una discontinuidad en Ia pared del ala (Fig. 10.12). Para asegurar el efecto de junta, basta pintar Ia superficie de ella, porque de todos modos Ia junta se abre porIa contracci6n de las estructuras.

1 0.3.3. Estribo eleva do econ6mico Los gastos para construir los estribos y las alas se pueden reducir fuertemente, si se prolonga el puente casi hasta el coronamiento del terraplen, construyendo allf solamente un banco de apoyo de poca altura, con o sin pared de camara. Este banco descansa sobre un escaso nu mero de pilares, los cuales quedan dentro del terraplen (Fig. 10.13).

83


Apoyo m6vil

Ala como voladizo del banco de apoyo

oscuro Pilares angostos, separados entre 5 y 7 m

~--------------, ------------~~-~~~

-{~ p,,.,., ~-~-

/ .

Fig. 10.13. Estribos elevados en el coronamiento del terraplen,_alas unidas a Ia superestructura o bien al banco de apoyo .

Esta soluci6n goza de preferencia para paso superior de autopistas, porque Ia vision es mas abierta y el automovilista nose siente estrechado por un pesado bloque de hormig6n cerca de Ia calzada . Como sobre el talud debajo del puente no puede crecer pasto, esta superficie se adoquina. Se deberia elegir, sin vacilaciones un adoquinado oscuro para que asi esta superficie no moleste destacandose sobre el verdor del cuerpo del terrapiE'm. En los apoyos fijos las alas y aceras pueden sobresalir sin juntas como voladizos de Ia superestructura. En los apoyos m6viles, el ala sobresale como voladizo del banco de apoyo.

1 0.3.4. Estribos de puentes mayores Para estribos de mas de 5 m de altura o con grandes cargas sobre el puente, se reducen los volumenes de las paredes de los estribos y de las alas, eligiendo paredes de pequeiio espesor, con nervaduras de rigidez . La cantidad de nervaduras tiene que mantenerse reducida, para que el mayor costo del encofrado no llegue a anular Ia economia de hormig6n (Fig. 1 0.14) . Para puentes de grandes luces, se da importancia a Ia necesidad de que los apoyos y las transiciones de Ia calzada sean c6modamente accesibles para el mantenimiento. Entonces se construye un estribo hueco con una escalera hacia el banco de apoyo y se deja suficiente espacio entre Ia viga trasversal extrema de Ia superestructura y Ia pared de Ia camara (Fig. 10.15). Las vigas principales de estos puentes, actualmente, en general solo tienen dos a cuatro apoyos en sentido trasversal. Las paredes de los estribos, entonces, deben conside-

84


Nervaduras a /

Fig. 1 0.14.

=

/

/

/

/

-·1A

3 hasta 5 m /

Corte A-A

Estribos con alas paralelas constituidos por los as y nervaduras.

Transici6n del tablero

r - ··- j

t=============t:·~= ,.r-1--- -_-_::::::::::::

r-,,:

. , / / . . - ......11 /.

I

o

f+~

•I•

I I ~(.L_

Fig . 1 0.15. Estribos de un gran puente en autopista (puente Kochertal en Geislingen). (No se indica el relleno.)

Cortes longitudinales

Vista trasversal

I

D

I i

I

D

I I I I I I I t j ! j I I I I I I I I I I I I I I I I I I Ps

lllli1ltiiLDJlL IIIIJILlLD

Ps

Fig. 1 0.16 . Los estribos de puentes grandes deben calcularse, para las cargas actuantes, como estructuras plegadas . La pared de Ia camara colabora. i Las presiones sobre el terre no Ps de ben aplicarse en forma variable de acuerdo con las relaciones entre las rigideces!

85


rarse como chapas (vigas-pared), las cuales distribuyen las reacciones de apoyo a las fundaciones, a traves de todo el largo de los estribos. Para ello se puede recurrir, en el caso de grandes puentes, a las paredes anterior y posterior de los estribos, con lo cual, Ia pared posterior, mas alta, se hace cargo de una parte esencial de las reacciones de apoyo (Fig. 10.16). 1 0.3.5. Des ague de los estribos

Por de pronto deben tomarse precauciones para que, ya durante Ia ejecuci6n de Ia obra no corra agua con suciedades u 6xidos por las superficies de las juntas de trabajo, bancos de apoyo, alas, etc., llegando a escurrir hacia las caras vistas exteriores. Por ello, todas estas superficies deben ejecutarse con pendiente hacia Ia zona posterior, a Ia cual tambiem deben desaguarse los bancos de apoyo a traves de carios de drenaje. En el puente terminado , ante todo, debe drenarse cuidadosamente Ia junta o Ia transici6n de Ia calzada, aun cuando se hayan previsto transiciones "impermeables" . En Ia actualidad, en general se preve, en el caso de grandes transiciones de Ia calzada, una canaleta abatible de tela de caucho que desagota el agua a traves de uno o dos carios de bajada, los cuales, al mismo tiempo reciben los desagues del puente (ver Fig . 17.9). Ademas es necesario desaguar el relleno contra el estribo a traves de una capa de drenaje, constituida por filtros de arena y ladrillos huecos o similar, en las paredes posterio- ' res de los estribos y de las alas (esto noes necesario cuando Ia totalidad del relleno se hace con arena o grava y arena) . El agua infiltrada es recogida abajo en el cario de drenaje y conducida, a traves del estribo o de las alas, hacia el colector (Fig. 10.17) .

.路. ' 路.

路路

..

,

Relleno de arena

Pintura para sellado Ladrillos huecos, agujeros verticales Filtro de arena

Fig. 10.17. DesagOe del relleno de tierra ubicado contra Ia parte posterior del estribo, con cap a de filtraci6n , filtro de arena y cafio de drenaje.

1 0.3.6. Los a de transici6n

El relleno de tierra detras de los estribos se asienta y se produce un bache que debe ser rellenado pero, de acuerdo al tipo de terreno, a menudo no llega a estabilizarse a traves de alios. Aun los terraplenes bien compactados se asientan mas que los extremos de los puentes, ante todo cuando los estribos tienen fundaciones profundas y las cargas del terraplen (en general, como minimo de 100 kN/nF) se trasmiten a un suelo cohesive. Por ello, con frecuencia detras del puente se produce una depresi6n que resulta molesta para el trafico rapido (Fig . 10.18). Esta depresi6n puede corregirse colocando una losa o placa de transi ci6n, que apoya firmemente uno de sus extremes sobre el puente, en tanto que el otro acomparia el asentamiento del terraplen . La longitud de esta losa esta regida por el valor del asentamiento previsto y las exigencias del trafico. Para autopistas, Ia pendiente no deberia 86


Cota te6rica

1Puente

"

Fig. 10.18. Depresi6n detras de puentes por asentamientos del terraplem en funci6n del tiempo, para suelos cohesivos.

Puente

Compensacion de asentamientos, pendiente 1: 300

Placa de transici6n t=8a15m p. ej . = 300 路 s

Fig . 10.19.

Zapata de fundaci6n, sobre el terraplen , eventualmente regulable

Placa larga de transici6n, simple, para Ia compensaci6n del asentamiento del terrcrplen.

Puente

Placa de transici6n, sobre depresi6n

natural

Fig. 10.20. Placa corta de transici6n, detras del estribo, en ladera empinada de tierra firme.

ser mayor que 1: 300 -para los demas casos 1: 200- en forma tal que un asentamiento de 5 em exigi ria una placa de transici6n de 15 m de longitud. Para el caso de terraplenes altos Ia placa de transici6n puede apoyarse en forma regulable para Ia ulterior correcci6n de los niveles (Fig . 10.19). Para puentes sobre valles, con un suelo firme en las laderas, Ia placa de transici6n puede ser relativamente corta, cuando solo tenga que nivelar Ia depresi6n inmediatamente detras del estribo (Fig. 10.20.). La Fig. 10.21 muestra posibilidades del apoyo de Ia placa de transici6n sobre el estribo, para apoyos fijo y m6vil del puente. En secci6n trasversal Ia placa de transici6n termina contra el cordon (Fig. 10.22). La Fig. 10.23 muestra una placa de transici6n inclinada que esta cubierta por una cufla de relleno de tierra, sin interrumpir de esta forma el pavimento. Esta soluci6n se presta para Ia compensaci6n de pequeflos asentamientos. 87


Cortes longitudinales Pintura para separaci6n

Junta con asfalto

Transici6n de Ia calzada, m6vil

Fig. 1 0.21. Apoyo de Ia placa de transici6n sobre el estribo; a Ia izquierda en el extremo del puente con apoyo fijo, a Ia derecha en el extremo del puente con apoyo m6vil.

Corte trasversal Placa de transici6n hormigonada sobre el suelo

;./·:/(.~:.::.:'.::~.~i~<:~.

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-:.·>. :;;·. Capa de arena ::::,:[:"f capa de infiltraci6n

.. :

~

<~~~··?-: Capa de mortero de cemento

Fig. 10.22. En Ia secci6n trasversal Ia placa de transici6n solo II ega hasta el cordon del ala , que est a firmemente fundada.

Puente

Fig . 10.23.

88

Calzada

Placa corta de transici6n, inclinada, para Ia compensaci6n de pequenos asentamientos.


1 0.4. Pilares 1 0.4.1. Pi/ares-pared Los pilares-pared, en general, abarcan el ancho total de las vigas principales (losas, vigas-placa, cajones huecos). Segun sea Ia conformacion deseada, se terminan en los bordes de las vigas principales (por ejemplo, en el caso de porticos), o sobresalen respecto a ellos (en el caso de apoyos individuales con cargas elevadas) o, aun, se retiran con respecto a dichos bordes (Fig. 10.24). Por razones hidraulicas, en los casos de rfos se prefieren los pilares-pared. Para rfos navegables, en general llegan a ser muy gruesos (3 a 5 m) y pe~ados para su seguridad en caso de colision de barcos (por ejemplo puentes sobre el Rin). En rfos de mucho material de arrastre los pilares se revisten con piedras naturales para protegerlos de Ia erosion (Fig . 10.25).

~

Fig . 1 0.25. Rebusto pilar fluvial con caras inclinadas, revestimiento con mampuestos de piedra natural.

Pilar enrasado

Fig. 10.24. Pilares-pared: form as posibles en vistas longitudinales y trasversales de puentes. A Ia izquierda: .pilar alto y angosto de puente sobre un valle.

Pilar alto, retirado

..

Portico

. Apoyos lineales

El pilar sobresale

~ ~..

~~

..

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,..,....,.,..,

.

:llllll!lllllllllllllllllllll: I

II

I I

~ 路

89


Que Ia forma de los pilares sea piramidal (inclinaci6n de sus caras y aristas) o que Ia cabeza de los mismos sea rectangular, triangular o redonda, es una cuesti6n de configuracion del puente. En cuanto a su aspecto, debe prevenirse contra Ia adopci6n de pilarespared demasiado delgados. La Fig . 10.26 presenta diferentes posibilidades de forma para Ia secci6n trasversal. Para puentes anchos sobre rios de fuerte correntada y frecuentes crecidas se ha comprobado Ia bondad de dar una inclinaci6n a los frentes de los pilares-pared, hacia adentro (eje del puente), para reducir el efecto de Ia erosion (Fig. 10.27, puente Ravi, Lahore).

Tipos constructivos Pi/ares gruesos, con excepci6n del banco de apoyo, pueden ejecutarse sin armadura, de hormig6n pobre en mortero de cemento, especialmente cuando se los reviste con albanileria de piedras naturales. Pi/ares monollticos armadas, deben tener debajo del banco de apoyo, basicamente armadura horizontal en las zonas de borde (distancia entre barras s 150 mm) . Pi/ares huecos, son especialmente adecuados para grandes alturas de los pilares. Estos pilares tambien deben armarse con barras poco separadas, predominantemente en forma horizontal, para mantener reducido el ancho de las fisuras debidas a momentos de coacci6n por temperatura. Los pilares altos necesitan tambien una fuerte armadura longitudinal (vertical), cuando el viento u otros esfuerzos horizontales, en el estado limite de las cargas portantes, origina tracci6n.

~@2!2@ ?2 2 22~ Fig. 10.26. Form as de secciones trasversales de pilares-pared.

Fig. 10.27. Pilar fluvial con frente inclinado hacia adentro (Puente Ravi, Lahore, proyecto Leonhardt).

90


1 0.4.2. Pi/ares-columna Las columnas ofrecen muchas ventajas frente a los pilares-pared: modica necesidad de materiales, vision casi libre debajo del puente, mejor posibilidad de cruces oblicuos , aspecto mas liviano. Se utilizan de preferencia para carreteras elevadas y puentes en rampa. Las posibilidades de sustentaclon y de forma son numerosas (Figs. 10.28 y 10.29). Los pflares-columna pueden estar empotrados arriba y abajo, absorber las cargas ar.riba con articulacion lineal o puntual o con apoyo deslizante {apoyo movil), o bien pueden estar empotrados arriba y articulados abajo. Finalmente se pueden ejecutar como apoyos pendulares con articulaciones lineales o puntuales, para lo cual puede utilizarse tambien Ia deformaci6n del terreno como articulaci6n elastica. La eleccion depende de los tipos de movimiento de Ia superestructura. La esbeltez queda limitada porIa seguridad al pandeo para excentricidades planificadas y accidentales. Cerca de vias de tratico , el choque de vehfculos, segun Ia DIN 1072, influye en Ia determinacion del ancho y de Ia armadura de Ia columna. Frecuentemente las dimensiones de las columnas estan regidas por el espacio necesario para el ajuste de los mecanismos de apoyo. En sentido trasversal, actual mente se reduce Ia cantidad de columnas al menor numero posible, es decir, se eligen en general 2 a 3 columnas a distancias trasversales correspondientemente grandes. En el caso de superestructuras rfgidas a torsion, tambien se puede elegir una sola columna, en cuyo casci es posible tambien recurrir a Ia rigidez a flexion trasversal de esas columnas individuales para absorber los esfuerzos de torsion de 1a superestructura (Figs. 10.30 y 10.31 ). Las columnas individuales que no estan situadas directamente debajo de las almas de las VP requieren vigas trasversales en los apoyos, que deben disponerse, en lo posible, dentro de Ia altura estructural de las VP. En este caso debe observarse que el apoyo indirecto requiere armadura de suspension ode pretensado y, naturalmente, implica momentos flexores trasversales. Tambien para vigas prefabricadas Ia viga trasversal de apoyo puede mantenerse dentro de Ia altura de Ia viga, siempre que Ia VT se hormigone "in situ" entre las vi gas prefabricadas provisoriamente sustentadas (Fig . 10.32) .

'Articulaciones lineales o puntuales

~ ~

"

} ~

' - " resorte de giro " par _ _ / deformaci6n del suelo , en fundaciones angostas Fig . 1 0 .28.

Posibles tipos de sustentaci6n de las columnas.

Fig . 1 0.29.

Algunos tipos de secci6n trasversal de columnas de puentes.

91


Fig . 1 0.30.

Ejemplos de disposici6n de columnas para puentes, en secci6n trasversal.

~0

r-

~::~-- -

,

Fig . 1 0.31. Apoyo de Ia carretera elevada en Ia plaza de Jan - Well em de Dusseldorf; columnas de acero bajo losa de hormig6n pretensado. (Configuraci6n y asesoramiento de F. Tamms.)

92


Corte longitudinal 2 - hormig6n "in situ'; pretensado longitudinal y trasversalmente

/

3 - losa de tablero hormigonada "a路 posteriori"

1 - viga prefabricada de hormig6n pretensado 1

cimbra usada para Ia construcci6n

Corte trasversal 8

h

路--

-~

I

3

\

I

~l

I

/ I

2.

I

I

,;

II

Fig. 10.32 . Viga trasversal sabre columna, dentro de Ia altura de las VP , empleando vigas prefabri. cad as (viaducto Hagersten de Estocolmo).

Fig . 10 .33 . Vigas trasversales sabre columnas, enteramente por debajo de las VP prefabricadas. A Ia. izquierda, forma de cabeza de martillo.

Fig. 1 0.34. Vi gas trasversales sobre columnas, en parte dentro de Ia altura de las VP. A Ia derecha, evoluci6n hacia el pilar-mesa.

93


Cuando se emplean vigas prefabricadas, en el extranjero, con frecuencia se utilizan pilares-cabeza de martillo, con Ia VT del apoyo, debajo de Ia VP . Si bien esta soluci6n es c6moda en general tiene mal aspecto (Fig. 10.33). La VT deberfa hacerse chata como una mesa, o bien ser introducida dentro de Ia altura constructiva de Ia VP (Fig . 10.34) . En algunos casos se adoptaron pilares-mesa para asf reducir las luces de las vigas prefabricadas (Fig. 10 .34, derecha) . Partiendo de columnas individuales es posible desarrollar tambien soluciones en forma . de hongo para puentes-losa de multiples tramos. El mejor ejemplo es el puente Elztal [27], (Fig. 10.35). Un buen ejemplo de pilares-p6rtico es el del puente elevado de Ia calle Fischer en Hannover, en el cual Ia mitad de altura de los dinteles de los porticos esta incluida en Ia losa del puente. (Fig. 10 .36.}.

Corte longitudinal

~r

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I

1

I I I

I

1

1../'ll'Hf--

--

路~~~

路-

37.50

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37. 50 -

I

-

- +

L

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~

I I

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-

L.

Corte trasversal

Planta

I

I

1 !

Fig . 10.35. Apoyo en forma de hongo de un puente-losa de multiples tramos sobre column as esbeltas individuales , por ejemplo el puente Elztal. (Proyecto Dywidag.)

Fig . 10.36. Portico de apoyo de un puente-losa; el espesor de Ia losa colabora para Ia altura del dintel (Fischerstrasse de Hannover) .

94


10.5. Reacciones de apoyo y elecci6n del tipo de apoyo 1 0.5.1. Esfuerzos Sobre pilares y estribos actuan los siguientes esfuerzos : 1. Fuerzas verticales V debidas a todas las cargas ; las reacciones sobre los apoyos s 路 deben determinar mediante lfneas de influencia de las sobrecargas ; ieS necesario considerar posibles fuerzas que tiendan a levantar las vigas de los apoyos! Las excentricidades tienen su origen en movimientos de los mecanismos de apoyos, tolerancias inevitables, deformaciones por flexion , etc. 2. Fuerzas horizontales H, debidas a: a) Viento Hy, w路 En el caso de puentes largos, de multiples tramos , Ia los a de tablero actua como viga de contraventamiento apoyada elasticamente, en posicion horizontal, sobre los pilares, por lo cual sera necesario, ya sea, empotrarla en los estribos (ipueden originarse grandes fuerzas H!) o bien sustentarla contra el viento en los extremos en mecanismos de apoyo sin desplazamiento lateral, pero con giro a su alrededor (por ejemplo en uno de los mecanismos fijos de apoyo) . A menudo se adoptan apoyos especiales para absorber los esfuerzos del viento, dispuestos a lo largo del eje del puente (Fig. 10.37). Segun sean las relaciones de rigideces, las fuerzas Hy,w sobre los pilares de apoyo resultan valores muy pequerios. El viento sobre el pilar propiamente dicho, solamente tiene importancia para pilares de mas de unos 20 m de altura. El viento que actua en sentido longitudinal sobre el puente solo da valores perceptibles para el apoyo longitudinal fijo , por lo que generalmente se desprecia. b) Trafico: fuerzas debidas al frenado y a Ia aceleracion Hsr. Hipotesis segun Ia DIN 1072 en direccion 卤x. Para el caso de columnas cercanas a calles o vias de ferrocarril deben considerarse fuerzas de choque de vehfculos despistados, de acuerdo con Ia Dl N 1072, siempre que dichas columnas no esten suficientemente protegidas por vallas de seguridad. En lo referente a colisiones de barcos y presiones ejercidas por el hielo, ver las correspondientes reglas especiales. c) Resistencias a deformaci6n HR. especialmente fuerzas que se oponen a las variaciones de longitud del tablero del puente, rozamiento en apoyos moviles y resistencia a Ia flexion de pilares o columnas empotradas. Direccion 卤x. La inclinacion de apoyos pendulares tambien origina fuerzas H . . d) E"sfuerzos por sismos. A los movimientos de oscilacion del terreno se opone Ia masa de los elementos constructivos del puente, los cuales se aceleran y con ello se mueven de acuerdo con Ia energfa cinetica del suelo. Las fuerzas sobre el puente se reducen tanto mas, cuanto mayor sea Ia "movilidad" de los apoyos. Los elementos constructivos muy rfgidos, como estribos o pilares cortes y pesados experimentan grandes sacudidas. Superestructuras sobre pilares esbeltos y sobre apoyos moviles con poca resistencia a los desplazamientos, solo experimentan fuerzas pequerias. La magnitud de las fuerzas se da, para puentes pequerios, en porcientos de Ia masa y para puentes grandes debe determinarse efectuando un calculo dinaniico. Las fuerzas sfsmicas pueden actuar en cualquier direccion y tambien pueden tener componentes verticales positivas y negativas. i Durante terremotos en California se arrancaron pilotes de fundacion por traccion vertical! 3. Momentos flexores: Cuando paredes de estribos, columnas o pilares estan empotrados en Ia superestructura, experimentan momentos flexores debidos a deformaciones de Ia superestructura, en relacion con sus respectivas rigideces. Debe prestarse atencion a Ia

95


Plant a Estribo

I I I I f f f f Viento

Losa de tablero

~=-=l-71-~~Giratorio, fijo en sentido longitudinal

L/

Pilares elasticos

Giratorio, m6vil en sentido longitudinal

Fig. 10.37. Losa de tablero de un puente de multiples tramos, sin juntas, cocmo viga de arriostramiento contra el viento, apoyada sobre columnas que ceden elasticamente.

torsion en sentido trasversal de Ia superestructura. Otros momentos flexores obedecen a fuerzas H. 4. Seguridades: Todas las fuerzas, para cuya absorcion el peso propio actua favorable mente (por ejemplo, viento, frenado), deben aplicarse afectadas con el factor de seguridad para cargas prescrito, mientras que, en Ia combinacion de las cargas, el peso propio solo puede aplicarse con 11 = 0,9 a 0,95 .

1 0.5.2.

Elecci6n de Ia forma de sustentaci6n

Primer principia Evitar, en lo posible, mecanismos de apoyo de acero o material sintetico en tanto que los esfuerzos y deformaciones -por ejemplo tlf por pretensado, contraccion, fluencia lenta, variaciones de temperatura- sean posibles a traves de deformaciones elasticas y de fluencia lenta de los elementos de apoyo con tensiones de coaccion y aberturas de fisuras, admisibles. AI mismo tiempo se puede hacer uso de Ia reduccion de momentos de coaccion debidos a Ia fluencia lenta del hormigon, que se producen una sola vez. Esta regia es valida, ante todo, tambien para Ia union de pilares altos o columnas esbeltas con Ia superestructura, union que por ser homogenea, no articulada, siempre es ventajosa, en tanto que Ia columna pueda acompanar el tlf de Ia. superestructura mediante una moderada deformacion por flexion. Segundo principia Cuando sean necesarias articulaciones para el centradq y un movimiento de giro en una sola direccion, primero se debe verificar si Ia funcion prevista puede cumplirse con articulaciones de hormigon, las cuales tambien son posibles de emplear para giros en todas las direcciones, cuando Ia fuerza no es demasiado grande.

Tercer principia El apoyo fijo, que impide los movimientos horizontales en Ia direccion horizontal x en lo posible debe ubicarse en un extrema del puente, para que allf se pueda prescindir de Ia transicion movil de Ia calzada. Pero el correspondiente estribo debe ser suficientemente pesado o anclado fuertemente, para poder absorber todas las fuerzas H multiplicadas por 11. 路l..os mecanismos de apoyos fijos en Ia direccion x pueden estar dispuestos en Ia seccion trasversal, 路hasta a unos 10 m de distancia trasversal entre elias (tam bien como apoyo lineal continuo), s!n movilidad en Ia direccion y, cuando Ia viga trasversal extrema recibe una armadura suficiente para limitar Ia fisuraci6n por coaccion . En el caso de puentes anchos con distancias entre mecanismos de apoyo en Ia

96


direcci6n y, aproximadamente ~ 10 m, se fija un solo mecanism0 de apoyo en ambas direcciones x e y. Los mecanismos vecinos pueden ser fijos en Ia direcci6n x y m6viles en Ia direcci6n y, siempre que Ia deformacion de Ia superestructura debida al viento no revista importancia; en caso contrario, tambien estos mecanismos de apoyo vecinos deberim tener movilidad eo ambas direcciones x e y. En el caso de puentes largos con un vano principal acentuado, se da preferencia a Ia ubicaci6n del apoyo fijo en el pilar principal mas cargado (Fig. 1 0.39). Para vigas principales rigidas a torsion (vigas-cajon) , pueden ser suficientes una o mas columnas individuales sucesivas con apoyos articulados con giro en todas direcciones en el eje del puente,cuando los mementos de torsion que se acumulan entre los estribos o columnas dobles pueden ser absorbidos (Fig . 1 0.40).

Sin transici6n m6vil de Ia calzada

y

--o--o-

0 t---+X

0

0

'~'

Puente angosto

+

Puente ancho y corto

--o......

0

O•

Apoyo puntual sobre pilar rigido

• '

-o-

... o ...

'

Puente ancho y largo

... o_.

+

-Elastica ·- de Ia viga de Mecanismo de apoyo fijo , giratorio

arriostramiento contra viento

Fig. 10.38. For mas de sustentaci6n adecuadas para ancho y Ia longitud del pu.ente.

puente~

Mecanismo de apoyo lineal para columnas, que acomparian los angulos de giro de Ia viga de arriostramiento

de multiples tramos, en funci6n del

~ tiro

Fig. 10.39. Puente fluvial de muchos tramos , con vano principal grande y apoyo fijo en el pilar principal mas cargado.

97


Planta

Secci6n trasversal

-o- + ~ ro--~-----'--~;~---'----_-_o_. ._____+__~~ ~ o

Fijo

- o+-

-- o+-

._. 0

_.

1I

L___ Cajon hueco Fig . 1 0.40 .

Apoyo de un cajon hueco, rfgido a torsion .

Punto neutro Tope

--o-

/

Pilares: tipo de apoyo superior

Arriba, articulacion

Empotrados

Arriba, articulacion

Fig . 1 0.41. En puentes elevados sobre valles , pueden empotrarse pi lares altos en Ia superestructura y en Ia fundacion.

Sabre pilares altos no sirven los apoyos m6viles ni bien el esfuerzo de rozamiento supera Ia fuerza horizontal que es necesaria para flexionar elastica mente en 11 e Ia cabeza del pilar. El apoyo no se moveria y el pilar flexionaria antes de superar el rozamiento. Par ella, en caso de grandes puentes sabre un valle , se unen rigidamente los pi lares altos con Ia superestructura. Un punta neutro de variaciones longitudinales se forma en el centro de gravedad de las resistencias de los pilares al movimiento horizontal. Las columnas siguientes son provistas en Ia parte superior con articulaciones, o apoyos m6viles, segun las respectivas deformabilidades admisibles . El movimiento longitudinal es limitado en los extremos , con tra los estribos, mediante topes . (Ejemplo : puente en el valle del rio Kocher, Geisli nge r; Fig. 10.41 .) Los pilares altos pueden aliviarse fuertemente o totalmente de cargas debidas al viento provenientes de Ia superestructura cuando , conscientemente, los pilares vecinos mas cortos se ejecutan con rigidez trasversal (puente sabre el valle del rio Neckar, Weitingen) .

1 0.5.3.

Sustentaci6n de puentes en cruces oblicuos

Las losas oblicuas seran tratadas en el Cap. 12. Para puentes-viga oblicuos hay dos posibilidades : 1. Los estribos y las columnas se disponen oblicuamente, paralelos al obstaculo inferior (rio, valle , camino) (Fig . 10.42) . La superestructura debe proyectarse con poca rigidez a torsion, es decir, sin vigas-caj6n, sin vigas trasversales rigidas , en lo posible sin ninguna viga trasversal. Es una soluci6n adecuada para puentes relativamente anchos. En lo posible se deben disponer solo dos VP , o varias VP a distancias grandes. Para el viento, conviene ver Ia posibilidad de trasmitirlo de estribo a estrrbo a !raves de Ia losa de tablero.

98


/ /

I

J

rp

~

1-路 路 Direccion del rio o de Ia

)

2

I

Por ejemplo, pilar fluvial

I I

carretera cruzada por el puente

I

I I

Fig. 10.42. Sustentacion de puentes oblicuos sobre apoyos de eje oblicuo . Superestructura poco rfgida a torsion.

t'..

I

Fig. 10.43.

Cruce oblicuo de construccion ortogonal, puente rfgido a torsion.

Dicha losa debe armarse normalmente a las VP y los extremos deben hacerse mas gruesos.

2 . Si los estribos se retiran a suficiente distancia y se elige una superestructura rfgida a torsion (viga-caj6n), para que, en cada Iugar sea suficiente una sola columna en el eje del puente (Fig . 1 0.43), entonces el puente puede construirse como puente rectangular corriente. Si bien el puente resulta algo mas largo que el oblicuo, en general no es mas oneroso, porque es mas facil de construir.

1 0.5.4.

Sustentaci6n de puentes en curva

En el caso de puentes en curva, ya con un solo !ramo, aparece torsion debida al peso propio, porque el centro de gravedad de Ia masa esta situado hacia afuera de Ia linea recta que une los extremos del eje del puente. Por ello, Ia estructura debe ser rfgida a torsion y los apoyos deben estar en condiciones de absorber el momento torsor debido al peso propio g y al trafico unilateral, lo cual, por regia general , puede conseguirse con 2 o mas apoyos en Ia viga trasversal extrema (Fig. 10.44). Para puentes en curva de multiples tramos, con frecuencia se hace uso del hecho de que una barra curvada ya queda sustentada en forma estable con columnas individuales a lo largo del eje de Ia barra -para lo cual bE!">tan columnas pendulares puntuales- cuando dos apoyos, perpendicularmente a Ia linea que los une son apoyos horizontalmente fijos. Los momentos de torsion son tornados en funcion del brazo de palanca e que se origina entre cada pilar intermedio y Ia linea que une a los pilares vecinos, de acuerdo a Ia curvatura del puente. En los extremos del puente, en general, por causa de las transiciones, se adoptan apoyos rfgidos a torsion (Fig. 10.45).

99


Sustentaci6n isostatica

Fig . 10.44 .

hiperest<Hica

Tipos de sustentaci6n de puentes en curva, de un tramo.

Direcci6n del movimiento , para ti t

Fig. 1 0.45. Sustentac i6n adecuada para puentes en curva de multiples tramos con superestructura rigida a torsion y pequeiio radio de curvatura.

1[]j

Dos mecanismos de apoyo

Fig. 10.46.

Mecanismo de apoyo lineal

Sustentaci6n adecuada para poe a curvatura; en cad a pilar se va tomando Ia torsion .

Fig . 10.47. Columnas con mecanismos de apoyo puntuales con excentricidad alternada respecto al eje del puente .

100


Fig. 10.48 . Sustentaci6n para poe a curvatura , alternando apoyos puntuales y apoyos dobles.

Esta forma de sustentacion permite usar columnas individuates esbeltas, las que, en el caso de puentes curvos en rampa (por ejemplo, puentes de aproximacion para el KniebrOcke, Dusseldorf), permiten Ia vision, casi libre, deseada. Para grandes radios de curvatura, e resulta demasiado chica para absorber los mementos torsores, sin una modificacion demasiado grande de las reacciones de apoyo. Entonces se tienen tres posibilidades : 1. Hacer pilares de apoyo, rfgidos a flexion trasversal y equiparlos con apoyos lineales o dobles (Fig . 10.46). 2. Disponer los pilares colocados alternativamente de uno y otro lado del eje, con apoyos superiores puntuales, para aumentar e (Fig . 10.47). 3. Disponer dos a tres apoyos puntuales entre columnas dobles, o columnas mas anchas con apoyos dobles (Fig . 10.48) .

1 0.5.5.

Oirecci6n de Ia variaci6n de longitud para puentes anchos o en curva

Para 11 T uniform e. o retraccion, o bien fluencia lenta, Ia direccion de las variaciones de longitud 11e de las superestructuras de los puentes corresponde a las direcciones de los rayos rectos que parten del apoyo fijo. Si para el desplazamiento se eligen apoyos de rodillos, estos de ben disponerse perpendiculares a dichos rayos (Fig. 10.49). Como las causas mencionadas de ll t en Ia practica nunca son uniformes, se originan en los apoyos de rodillos, para puentes largos o anchos, coacciones que pueden llegar a producir darios. Por ello es mejor utilizar apoyos de deslizamiento, moviles en todas las direcciones (ver Cap. 16, Mecanismos de apoyo) .

Apoyo fijo

Fig 10.49 . El movimiento, libre de coacci6n, en los apoyos intermedios, es posible en Ia direcci6n de los rayos que parten del apoyo fijo.

101


El croquis muestra que en el extremo movil del puente se origina, trasversalmente al eje del puente, una componente del movimiento, dependiente del angulo al centro a, que puede ocasionar dificultades en Ia losa de transicion movil del tablero . Por este motivo se obliga a estos puentes a deformarse a lo largo de su eje. En el caso de radio de curvatura constante , esto se consigue mediante un momento de coaccion horizontal Mzw que se origina por fuerzas principales de coaccion Hzw trasversales al eje del puente, en las dos ultimas columnas y que, en el apoyo fijo, produce una reaccion y un angulo de giro o un momento de giro. Los pilares extremes y los estribos deben dimensionarse para Ia absorcion de estas fuerzas principales. La magnitud de los esfuerzos principales por coaccion depende de Ia rigidez a flexion de Ia losa de tablero, en su plano, del brazo de palanca e. y del valor de

t::. e

Ia variaci6n relativa de Ia longitud , - - (Fig. 10.50).

e

Si el radio de curvatura varia, aparecen, tambien en las columnas intermedias, estos esfuerzos de coaccion, los cuales, sin embargo, pueden ser evitados mediante apoyos moviles trasversales. Para Ia transicion del tablero es suficiente que Ia direccion del eje del puente haya sido forzada en el extreme. Uno de los primeros puentes sobre carreteras elevadas, para el cual Ia variacion de longitud a lo largo del eje del puente fuera forzada por las variaciones de las fuerzas principales actuantes sobre los pilares, fue el acceso al viejo Rheinbrucke de Mannheim (1958) con 19 vanos, una longitud total de 525,5 m y radios muy variables. El puente descansa sobre pilares angostos, a traves de apoyos lineales que habfan sido reforzados en los bordes, a traccion y a compresion, para absorber los mementos trasversales al eje del puente [26] (Fig. 10.51). En el caso de puentes de gran ancho, estos esfuerzos principales de coaccion Hzw y Mzw pueden llegar a ser muy grandes debido a Ia gran rigidez de flexion del tablero, en forma tal que el dimensionado de los pilares se hace diffcil. El remedio surge diviendo el puente en dos partes con una junta longitudinal en Ia usual faja media, que entonces debe ser proyectada como junta abierta. Pequenos movimientos trasversales al eje del puente pueden ser absorbidos por transiciones previstas para tal fin .

!::. f en direcci6n del eje

_1-

Hzw

---....

102

Fig. 10.50. Mediante esfuerzos de coacci6n, horizontales, puede forzarse el desplazamiento longitudinal en Ia direcci6n del eje del puente.


Apoyo

10

E 0 1.() 1.()

N

Fig . 1 0.51 . Ejemplo de un puente carretero de gran longitud , con diferentes curvaturas, que fue sustentado en forma tal que solo puede alargarse o acortarse siguiendo Ia direcci6n del eje (Mannheim , acceso al viejo Rheinbrucke) .

1.()

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Junta de dilataci6n fijo

103


Estructuras de Hormigón Armado - Tomo VI