PUENTES Y OBRAS DE ARTE ESTRIBOS1. ESTRIBOSSon estructuras que sirven de apoyo extremo al puente y que adems de soportar la carga de la superestructura, sirven de contencin de los terraplenes de acceso y por consiguiente estn sometidos al empuje de tierra.Los estribos, como son muros de contencin, pueden ser de concreto simple (estribos de gravedad), concreto armado (muros en voladizo o con pantalla y contrafuertes), etc.

2. TIPOS2.1. Estribos de silla Son construidos despus de que el terrapln del camino est por llegar a su nivel final. Este tipo de estribo ayuda a evitar la mayora de los problemas causados por la vibracin de los vehculos en el pavimento de acceso al puente y elimina la dificultad de obtener una adecuada compactacin en los rellenos adyacentes de los relativamente altos muros de los estribos cerrados.

2.2. Estribos de clavija contina Este tipo de estribo es frecuentemente usado en puentes donde un claro adicional va a ser aadido posteriormente, por lo que es importante que los aletones y el muro sean diseados para este cambio. Son soportados por columnas o vigas que se extienden por arriba del nivel natural del terreno, o pueden ser soportados por cajones o pilotes hincados, y que son construidos antes de efectuar el relleno del terrapln que est alrededor de las columnas y del cabezal del estribo.

2.3. Estribos completamente cerrados Son construidos cerca del camino o de la corriente a cruzar. Retienen la elevacin total de los terraplenes de acceso al puente. Este tipo de estribo es el ms caro, pero reduce el costo total del puente al disminuir el largo de los claros, y son indicados donde el derecho de va es crtico. Los estribos completamente cerrados pueden ser colados monolticamente con la superestructura o estar unidos a ella a travs de apoyos mviles o fijos, caso en el cual los aletones estarn unidos al estribo por medio de juntas de expansin con llaves.

2.4. Estribos celulares cerrados Estos estribos son tambin llamados estribos tipo bveda. Generalmente estos estribos son una combinacin de pilas (muro frontal) y estribos tipo sillas, unidos entre s a travs de vigas. Los muros laterales actan como cortinas que ocultan lo que en realidad es un claro corto Terminal.

2.5. Estribos tipo muro de gravedad Son construidos generalmente a base de mampostera de piedra aunque se le proporciona en la parte superior una pieza de concreto reforzado, con el objeto de soportar a la superestructura del puente y diluir las cargas concentradas en cargas uniformemente distribuidas, logrando as eliminar esfuerzos concentrados que puedan ser perjudiciales para la mampostera de piedra. Los estribos tipo muro de gravedad presentan la siguiente ventaja: El costo de los materiales es relativamente bajo, especialmente cuando hay canteras cerca del emplazamiento del puente.

2.6. Estribos con pantalla y contrafuertes (concreto armado)En este caso la pantalla vertical no se encuentra en voladizo sino mas bien apoyada en los contrafuertes y el cimiento

2.7. En voladizo (concreto armado)Son econmicos cuando su altura est entre 4 y 10 metros. Adecuados en la presencia de terreno de baja capacidad portante y cuando los agregados son escasos o el transporte de los mismos no es econmico.

3. DISEO DE ESTRIBOSLos estribos son un tipo particular de muros de contencin que sirven de apoyo a la superestructura del puente. El estribo debe ser capaz de mantener el cauce estable y la vez contener el terrapln.Los estribos pueden ser: estribos de gravedad, estribos en U, estribos reforzados (voladizo), estribos de semigravedad (parcialmente reforzados) o estribos de pantalla y contrafuerte. En el caso de puentes provisionales o en aquellos en que se puede dejar que el terreno caiga libremente, se puede construir los estribos con pilotes, viga cabezal y muro parapeto, que contiene las tierras.En general, los estribos de gravedad son de mampostera o concreto simple, mientras que los estribos de voladizo y contrafuertes suelen ser de concreto reforzado o preesforzado.Los estribos de gravedad son ms comunes para alturas de 4.0m, y los estribos de contrafuertes son ms usados para alturas de 7.0 m a mayores.Sin embargo, la altura no es una limitacin estricta para el tipo de estribo. La eleccin del tipo de estribo se hace teniendo en cuenta varios criterios como: el costo de construccin y mantenimiento, corte y relleno del terreno, seguridad en la construccin, esttica y semejanza con estructuras adyacentes, etc.

Factores de resistencia para cimentaciones superficiales

Cargas y fuerzas de presin de tierra en estribosEn caso de disear por LRFD, los estribos sern diseados para los grupos de combinaciones de cargas presentadas en el captulo 2. En cambio, si se usa el mtodo ASD, obviamente estas cargas no sern amplificadas y se trabajarn con los esfuerzos admisibles.Existen muchos mtodos para determinar las fuerzas de empuje activas y pasivas sobre los estribos, como Coulomb, Rankine o la de Caquot-Kerisel, cada una de ellas tiene sus ventajas y se deber elegir la adecuada para el diseo. El mtodo de cuas de Coulomb puede usarse para rellenos irregulares, mientras que la teora de Rankine y Caquot-Kerisel se usan para formas ms regulares.Como se observa en la figuras, la resultante est ubicada a un tercio de la altura del muro, sin embargo ensayos experimentales (Duncan, 1990) han demostrado que la resultante se encuentra aproximadamente ubicada a 0.40H.

Fuerza de presin activa

Fuerza de presin pasiva

En el caso de presin pasiva los valores de Pp por Coulomb pueden ser mayores a los reales, especialmente cuando es mayor a una vez y media f. Segn la teora de Coulomb la magnitud de estas fuerzas puede ser expresada con las siguientes frmulas:

Donde:Pa = Fuerza de presin activa (Fuerza/longitud).Ka = Coeficiente de presin activa. = Peso unitario.H = Altura.f = Angulo de friccin interna del suelo. = Angulo de inclinacin del muro. = Angulo de friccin entre el muro y el suelo.i = Angulo de inclinacin del relleno en la superficie.

Donde:Pp = Fuerza de presin pasiva (Fuerza/longitud).Kp = Coeficiente de presin pasiva. = Peso unitario.H = Altura.

Altura equivalente del suelo para sobrecarga de carga vivaEn AASHTO (1994) LRFD Bridge Design Specifications, especifica la sobrecarga por carga viva (LS) en trminos de altura equivalente del suelo, heq, para representar la carga vehicular. En la tabla se presentan los valores de heq en funcin de la altura del muro.

Requerimientos de diseo para estribosLos estribos estn sujetos a varios modos de falla como se muestra en la figura. Estos modos de falla pueden ocurrir en el suelo o en la estructura.La falla por desplazamiento ocurre cuando la presin lateral excede la capacidad de friccin de desplazamiento. La falla por capacidad portante sucede cuando se excede la capacidad del suelo de fundacin. La falla de grandes asentamientos con desplazamiento se desarrolla en suelos arcillosos. Igualmente, se debe revisar las posibles fallas en miembros estructurales.

Criterios de estabilidadPara el diseo de estribos sobre zapatas se debe diferenciar tres tipos de estribos: Estribos con suelo arcilloso en el relleno o la cimentacin. Estribos con relleno granular y cimentado en arenas o gravas. Estribos con relleno granular y cimentado en roca.Ubicacin de la resultanteEste criterio reemplaza el control al volcamiento del estribo. El criterio consiste en limitarla excentricidad de la resultante.La ubicacin de la resultante Xo puede determinarse por:

PredimensionamientoEn las figuras se muestra un esquema con las dimensiones usuales para estribos de gravedad y cantilever segn Barker, 1997. Para estribos de contrafuerte pueden usarse las dimensiones de estribos de cantilever con una separacin de contrafuertes de H/2 a 2H/3.Estas dimensiones pueden variar en casos de erosin.

Predimensionamiento de estribos de gravedad

Predimensionamiento de estribo de cantilever.

Asimismo, el ancho de la caja del estribo debe ser lo suficientemente grande para la colocacin de los aparatos de apoyos de las vigas (aprox. 3/8 de la altura de la viga).Adems, los anchos mnimos de cajuelas en cada estribo se determinarn eligiendo el mayor valor de calcular los mximos desplazamientos segn el modelo ssmico elegido o como un porcentaje del ancho emprico de cajuela N determinado en la siguiente ecuacin:N = (200 + 0.0017L + 0.0067H)(1 + 0.000125 S2)Donde:N = Longitud mnima emprica de la cajuela (mm).L = Distancia del tablero del puente a la junta de expansin adyacente al final del tablero del puente.Para articulaciones entre luces, L debe tomarse como la suma de la distancia a ambos lados de la articulacin. Para puentes de un solo tramo L es igual a la longitud del tablero del puente (mm).H = Para estribos, es la altura promedio de las columnas que soportan al tablero del puente hasta la prxima junta de expansin.Para columnas y/o pilas, es la altura del pilar o de la columna.Para articulaciones dentro de un tramo, es la altura promedio entre dos columnas o pilares adyacentes (mm).Para puentes simplemente apoyados es 0.0 mm.S = Desviacin del apoyo medido desde la lnea normal al tramo.

4. SOCAVACION EN ESTRIBOS4.1. Socavacin Local La socavacin Local se produce porque el obstculo que representa la pila o el estribo al paso de agua, genera componentes verticales de la velocidad que arrastran material del fondo. La socavacin se presenta sin que haya avenidas. La socavacin local en estribos es distinta a la socavacin local en pilas, por lo que los mtodos para determinarlas difieren, tal como puede observarse a continuacin.Socavacin local en estribos. Para el estudio de este problema el mtodo recomendado es el de K.F. Artamonov, Este tipo de erosin depende del gasto que tericamente es interceptado por el estribo relacionado con el gasto total que escurre por el ro, del talud que tienen los lados del estribo y del ngulo que el eje longitudinal de la obra forme con la corriente. La profundidad de socavacin viene dada por la siguiente expresin

Donde:Coeficiente que depende del ngulo que forma el eje del estribo con la corriente

Pq = Coeficiente que depende del a relacin Q1/Q en la que Q1 es el caudal que tericamente pasara por el lugar ocupado por el estribo, si ste no estuviese, y Q el caudal total que escurre por el ro.

PR = Coeficiente que depende del talud que tienen los lados del estribo.

= Tirante que se tiene en la zona cercana al estribo antes de la erosin.En la figura se muestra un esquema indicando los parmetros de la frmula anterior en una distribucin frecuente de estribos.

4.2. Mtodos para Reducir la SocavacinProteccin contra la socavacin local al pie de los estribos. Para el caso de los estribos se pueden hacer una sustitucin del material del lecho anloga a la descrita para las pilas, aunque es una mejor solucin construir espigones que orienten el flujo de agua, encauzndola de tal manera que no produzca erosin.

5. PROCESO CONSTRUCTIVO DE ESTRIBOSCOLOCACION DE BASES PARA ESTRIBOSEXCAVACIONESAntes de iniciar la excavacin de zapatas de pilas y estribos el contratista solicita al equipo de topografa delimitar la excavacin de cada elemento, luego con el visto bueno de supervisin se procedi a realizar la limpieza y descapote del sitio, haciendo uso de la maquinaria adecuada.

PREPARADOEl ingeniero residente notifica al supervisor, con 24 horas de anticipacin, la finalizacin del colado de zapatas y solicita autorizacin para iniciar las actividades de encofrado de estribos y pilas. El encofrado es construido de madera, metal o una combinacin de ellos siguiendo las especificaciones y detalles en planos constructivos. Se verifica que el diseo del encofrado proporcione espacio para permitir el colado y vibrado y que los materiales del encofrado estn limpios y se encuentren sin daos para que no representen peligro en la estabilizacin de la estructura. Cuando se termina el encofrado se presenta a la supervisin, para su aprobacin antes de iniciar el proceso de colado, para su aprobacin.COLADOEl colado puede ser realizado con concreto premezclado o colado in situ. Los elementos son colados monolticamente, sin interrupciones. Para obtener un colado uniforme se dejan ventanas corredizas, en el encofrado, para permitir la introduccin de vibradores. Excepto cuando se ordene lo contrario, el concreto se compacta por medio de vibradores mecnicos aprobados, operando dentro del concreto. Cuando se requiere, el vibrado es suplementado por la compactacin manual. Los vibradores son del tipo y diseo aprobados (ver tabla 3.9), debiendo ser manejados en tal forma que trabajen el concreto completamente alrededor del refuerzo y dispositivos empotrados, as como en los rincones y ngulos de los moldes. Los vibradores no se usan como una manera de hacer que el concreto fluya o corra a su posicin, en lugar de ser vaciado.En el caso de pilas o estribos con cabezales de concreto, las vigas de acero o de concreto prefabricado son colocadas sobre los cabezales hasta que stos tengan, cuando menos 3 das y el tablero de la superestructura se coloca sobre los cabezales hasta que el concreto de los mismos haya alcanzado, como mnimo, el 80% de la resistencia requerida a los 28 das.Colocacin de concreto bajo el agua. El concreto se deposita bajo el agua nicamente bajo la supervisin personal del ingeniero.1