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7/26/2019 Resistencia de Materiales- Grandes Luces
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FACULTAD DE INGENIERAS Y CIENCIAS PURAS
Carrera Profesional de Ingeniera Civil
IV Sees!re Ci"lo##$
Monografa:
GRANDES LUCES
Curso: Resistencia De Materiales I
Docente: Ing. Ruben tupaac!i pari
"RESEN#AD$ "$R:
I%uise "a&pa&allco' (abu) *+,---/+0
1uispe 2uarsaa' 3en) 4rigitte *+,---,50
Coa%uira Es%uic!a' Carlos Alberto *+,---/60
Are%uipa 7 "er8 +,/
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DEDICAT%RIA$
Este traba9o es )e)ica)o a los estu)iantes )e la carrera profesional Ing. Ciil )e I; se&estre )e
la uniersi)a) An)ina N%ue>? @ilial Are%uipa.
Los cuales gracias a sus aportes a la carrera en cuanto a conoci&ientos se refiere' !an !ec!o
posible el est&ulo necesario para )e9ar una obra' %ue esta&os seguro %ue contribuir= en un
au&ento &aor )e conoci&ientos' )e la &is&a carrera %ue aspira&os.
Los autores.
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AGRADECI&IENT%$
Debo agra)ecer )e &anera especial sincera al Ing. Ruben #upaac!i "ari poraceptar&e para reali>ar este traba9o ba9o su )ireccin. Su apoo confian>a en
&i traba9o su capaci)a) para guiar &is i)eas !a si)o un aporte inaluable' no
sola&ente en el )esarrollo )e este traba9o sino ta&bia)o 9untos' el
cual no se pue)e concebir sin su sie&pre oportuna participacin. Le
agra)e>co ta&bi
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TA'LA DE C%NTENID%S
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Con!enido
($ In!rod)""ion$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*
+$ Edifi"ios$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$,
+$($ Grandes L)"es E In!egra"i-n De Servi"ios$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$,+$+$ Cara"!ers!i"as De La Cons!r)""i-n Con Grandes L)"es.$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$((
/$ Vigas &i0!as De Gran L)1 Con Alv2olos En El Ala$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(+
/$($ Des"ri3"i-n$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(+
/$+$ Vigas &i0!as Alveolares Con For4ado Cola5oran!e$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(/
/$/$ Alg)nos Eleen!os De Dise6o A Considerar$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(7
4. Pro!e""i-n Con!ra La Corrosi-n$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(7
8$($ Efe"!os De La Te3era!)ra$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(9
7$ Cons!r)""iones Con &adera$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(9
9$ In!rod)""i-n Al Dise6o De P)en!es$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(*
9$($ Dise6o De P)en!es Del &!" : Dg"f$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$(;
9$+$ Es!)dios Previos Del Pro$ Rango De L)"es En Rela"i-n Con El Ti3o Es!r)"!)ral$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$//
(($ P)en!es Colgan!es$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$/8
(+$ P)en!es A!iran!ados$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$/9
(+$($ Evol)"i-n$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$/*
(/$ Tiran!es$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$/,
(/$($ P)en!es A!iran!ados$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$8>
(8$ P)en!es E0!radosados$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$8((7$ P)en!es Ti3o Ar"o$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$8+
(9$ P)en!es Ti3o Viga$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$87
(*$ P)en!es Isos!=!i"os Con Voladi1os ?Ger5er@$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$89
(*$($ An=lisis De P)en!es Ti3o Viga$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$89
(;$ Losas$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$8*
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(,$ Vigas$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$8,
(,$($ S)5es!r)"!)ra Para P)en!es De Con"re!o$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$8,
(,$+$ A3o
(,$/$ An=lisis De Carga En Los P)en!es De Grandes L)"es$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$7>+>$ Cargas Y Co5ina"iones De Cargas Y S) Afe""i-n A Grandes L)"es$$$$$$$7(
+>$($ F)er1as De5idas A Fl)idos$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$7/
+>$+$ F)er1as De Vien!o$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$78
+>$/$ Cargas Ssi"as$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$77
+>$8$ Pro"ediien!o Para De!erinar Las Cargas Ssi"as$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$79
+>$7$ Dise6o De Vigas Y S) Efe"!o So5re L)"es$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$7,
+($ S)5es!r)"!)ras Y S) Afe""i-n A Grandes L)"es$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$9/
++$ Erosi-n$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$98
+/$ Dise6o De Es!ri5os$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$97
+/$($ Ti3os De Es!ri5os$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ 99
+/$+$ ReB)eriien!os De Dise6o Para Es!ri5os$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$9;
+/$/$ Ti3os De Falla En Los Es!ri5os$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$9;
+8$ Dise6o De Pilares$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*>
+8$($ Ti3os De Pilares$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*(
+8$+$ Cri!erios De Dise6o$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*/
+7$ ReB)isi!os De Col)nas$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*8
+9$ ReB)eriien!os Para Cien!a"iones$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*8
+9$($ Cien!a"iones S)3erfi"iales$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*7
+9$+$ Cien!a"iones Prof)ndas$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*7
+9$+$($ Pilo!es in"ados$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$*7
+*$ Sis!eas De A3o
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+ EDI@ICI$S
, Gran)es luces e integracin )e sericios
Se pue)en integrar las instalaciones )el e)ificio )entro )e la estructura
pri&aria siguien)o )os &
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DiseBan)o la estructura con aperturas peri)icas o >onas para la
integracin )e sericios )entro )el canto )el for9a)o. Una construccin
con gran)es luces resulta atractia por%ue eli&ina la necesi)a) )e
pilares internos' !acien)o %ue el espacio interno resulte &=s a)aptablea una serie )e usos actuales futuros. Se pue)en conseguir f=cil&ente
luces )e ,+ & a ,6 & gracias a una gran arie)a) )e tecnologas con el
acero estructural .El canto estructural &ni&o se consigue utili>an)o
igas slim floor o igas integra)as' con las %ue se pue)en conseguir
luces &=i&as )e &. Los siste&as estructurales %ue facilitan la
integracin )e las instalaciones:
;igas aleolares' con agu9eros circulares regulares' tal co&o se
&uestra en la @igura ,.
Fig)ra (
;igas )e acero prefabrica)as o la&ina)as' )e for&a a &enu)o
rectangular' tal co&o se pue)e er en laFig)ra +$
Cerc!as otros ele&entos abiertos. En e)ificios co&erciales' la >ona
)e for9a)o )e instalaciones suele ser nor&al&ente )e entre 6 &&
,+ &&. En proectos )e re!abilitacin en los %ue se consera la
fac!a)a original' se !a )e&ostra)o %ue las igas Slimfloor o las igas
integra)as son atractias' con ellas se pue)en conseguir cantos )e
for9a)o )e &enos )e 5 &&.
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Los aspectos econ&icos )e la construccin con gran)es luces se
pue)en resu&ir )e la siguiente &anera: A!orro en costes )e fac!a)a
*!asta F && por planta0.
Eli&inacin )e los pilares internos au&ento )e la >ona 8til *!asta un
F )e la superficie en planta0' &enos ele&entos )e acero para
ensa&blar *!asta un +H &enos0. Los pilares se pue)en situar en el
per&etro )el e)ificio
@acili)a) )e integracin )e instalaciones )e futura &o)ificacin )e las
&is&as' fleibili)a) )el espacio reutili>acin )el e)ificio.
Fig)ra +
;igas )e gran)es luces en e)ificaciones.
+ Caractersticas )e la construccin con gran)es luces:
Las igas )e gran lu> !an gana)o populari)a) en el sector )e la
construccin co&ercial por%ue ofrecen las siguientes enta9as )e
c=lculo construccin.
o Se eli&inan los pilares internos' proporcionan)o &aorfleibili)a) eficiencia )el espacio interior
o Las instalaciones se pue)en integrar en el canto )el for9a)o' con
lo %ue se re)uce la altura entre for9a)os
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o Se necesitan &enos co&ponentes *alre)e)or )e un F &enos
)e igas0' lo %ue re)uce el tie&po )e construccin )e &onta9e
o
Se pue)en re)ucir los costes )e proteccin contra el fuego)ebi)o a la &asii)a) )e los ele&entos )e gran)es luces *peso:
perfil epuesto0.
o En el caso )e las igas aleolares' los agu9eros circulares
&8ltiples para el paso )e instalaciones son &=s baratos %ue los
agu9eros rectangulares
o Los costes )e la estructura )e acero no se en incre&enta)os )e
for&a significatia' a pesar )e contar con luces &aores
o Los costes globales )e construccin se en incre&enta)os en
una canti)a) )espreciable *&enor al , 0.
F ;igas &itas )e gran lu> con al a &enu)o se )iseBan con gran)esal
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Fig)ra /
;igas con )iferentes ta&aBos )e orificio' con proteccin ante incen)io
aplica)a en taller
+ Vigas i0!as alveolares "on for4ado "ola5oran!e
Las igas aleolares son igas con orificios circulares )istribui)os
unifor&e&ente a lo largo )e la &is&a' tal co&o se pue)e er en la
@igura. *F0 Las igas se fabrican cortan)o olien)o a sol)ar
secciones )e acero la&ina)as en caliente. Los orificios' o al
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Fig)ra 8
Fig)ra 7
El ta&aBo la )istancia entre orificios pue)en estar li&ita)os por el
&' soportan)o otras igas aleolares o
igas secun)arias )e seccin en I.
F Alg)nos Eleen!os De Dise6o A Considerar
Los siguientes ele&entos )e )iseBo afectan al concepto general )el
e)ificio' inclui)os los aspectos )e )iseBo estructural.
La nor&a EN , eige %ue las estructuras sean )iseBa)as para
situaciones )e proecto acci)entales' la estructura )ebe )iseBarse para%ue cuente con un niel )e robuste> a)ecua)o' enten)ien)o por
robuste> lo siguiente:
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"La capacidad de una estructura de soportar sucesos como incendio,
explosiones, impactos o consecuencias de errores humanos sin sufrir
daos desproporcionados en relacin a la causa original".
4 PR%TECCIN C%NTRA LA C%RR%SIN
La corrosin )el acero es un proceso electro%u&ico %ue re%uiere la
presencia si&ult=nea )e agua ogeno. Sin la presencia )e alguna )e
las )os' no se pro)uce corrosin. "or lo tanto' un acero sin proteccin
en entornos secos *por e9e&plo' estructura )e acero interna0' a a sufrir
una corrosin &ni&a. Los factores principales %ue )eter&inan la
eloci)a) )e corrosin )el acero en el aire son la proporcin )e tie&po
total )urante el cual la superficie se encuentre !8&e)a *por
precipitaciones' con)ensacin' etc.0 el tipo la canti)a) )e
conta&inacin at&osf )e soportar las solicitu)es )ebi)o a los ca&bios t
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acciones se erifican seg8n la nor&a EN ,. En la &aora )e los
casos' no se re%uiere una &o)ificacin )el )iseBo
7 C%NSTRUCCI%NES C%N &ADERA$
En e)ificios )e gran)es luces' en especial a%uellos )estina)os a
instalaciones )eportias la &a)era 9uega un papel i&portante en la
configuracin )e las estructuras al po)er transportar pie>as )e gran
seccin longitu) gracias al uso )e &a)eras la&ina)as al po)er
reali>ar uniones &e)iante siste&as )e conein en obra.
#iene especial i&portancia la &a)era al tener un buen co&porta&iento
frente al fuego al per&anecer constantes las propie)a)es )e la &a)erano )aBa)a ta&bi
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Fig)ra *
9 INTR%DUCCIN AL DISE% DE PUENTES
En la actuali)a) es &u co&8n el uso )e arios tipos )e puentes para
salar )istintos obst=culos. De estos puentes' los &=s co&unes en
nuestro &e)io son los puentes con igas losa. Sin e&bargo' aun%ue
eisten &uc!os libros etran9eros %ue tratan el te&a' no eiste una
bibliografa cercana %ue nos oriente en el )iseBo )e estas estructuras o
%ue abar%uen el )iseBo )e una &anera global.
Ante esta necesi)a) se plante proporcionar una tesis %ue reco9a las
nor&as nacionales e internacionales con9unta&ente con los criterios
reco&en)aciones &=s reconoci)os usa)os en nuestro &e)io. Es as
co&o' el traba9o %ue se presenta a continuacin se elabor con la
finali)a) )e brin)ar un aporte )irecto al conoci&iento )ifusin )el
)iseBo )e puentes' a)e&=s )e )ar una isin general )el )iseBo )e
puentes.
La i&portancia )e este estu)io ra)ica en recoger las nor&as' criterios
b=sicos una &eto)ologa a seguir para el )iseBo )e puentes con igas
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losa' basa)o en las nor&as Standard Specifications for Highway
Bridges )e AAS2#$ la nor&a peruana Manual )e
, Dise6o de P)en!es del &TC : DGCF$
"ropuesta )e regla&ento )e fuentes en el peru
Eisten nu&erosas nor&as )e )iseBo %ue !an si)o usa)as )urante
&uc!os aBos co&o son las Nor&as DIN *Ale&ania0' la Nor&a
@rancesa' la Nor&a 4rit=nica' el Euroco)e *Unin Europea0' las Nor&as
AAS2#$ *USA0' etc. Sin e&bargo' en nuestro pas no se contaba con
un regla&ento oficial' es por ello %ue estas nor&as fueron )e alguna
&anera a)opta)as por los profesionales )e)ica)os al )iseBo construccin )e puentes.
@ue reci
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@or&a geo& libre )i&ensiones )e la estructura.
F Lo"ali1a"i-n
"ara la buena locali>acin )e un puente )eben estu)iarse arias
alternatias' seg8n los criterios )e estu)io )e tr=fico' alinea&iento )e la
a' alinea&iento )e la rasante' tipo )e terreno' facili)a)es )e
construccin' conseracin' la estacin en
>onas rurales est= )eter&ina)a por el tipo )e terreno en el caso )e
estar sobre un ro se )ebe tener en cuenta ta&bia sobre seco' &ientras
el cauce )el ro se encuentra en otro lugar.
La ubicacin )e un puente en lugar inestable pue)e obligar a reali>ar
obras )e encau>a&iento i&portantes para estabili>arlo. En ocasiones'estas obras son i&prescin)ibles pues la falta )e estabili)a) es etensa
general. En as %ue cru>an un )elta o una llanura o abanico aluial
es preferible situar el puente aguas arriba' en el origen )el abanico'
)on)e el ro a8n no tiene liberta) )e &oi&iento.
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Los lugares )e cauce estrec!o )an obia&ente la ubicacin )el
puente &=s econ&ica. De otro la)o' los cauces &8ltiples' a)e&=s )e
tener &aor longitu)' suelen presentar &enor estabili)a). Asi&is&o' los
lugares )e cauce relatia&ente rectilneo son preferibles a las curas')ebi)o a la ten)encia a la erosin lateral la erosin )el fon)o en el
esta)o eterior )e la cura' ecepto en orillas &u resistentes. #a&bi
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Las pilas' ci&entaciones' estribos to)o ele&ento &o9a)o )el puente
)ebe estar correcta&ente alinea)o con la corriente' )e ning8n &o)o
seg8n la alineacin propia )el puente' por &=s %ue esto signifi%ue una
co&plicacin estructural o constructia er figura.
Fig?,@$ Alinea"i-n de 3ilas < es!ri5os segn la "orrien!e$
Una alineacin &u oblicua' casi paralela al ro pue)e ocasionar tal
concentracin )e obst=culos en el cauce %ue pue)en llegar a obstruirlo.
Este proble&a es &=s frecuente cuanto &=s i&portante es la a
cuanto &enos i&portante es el cauce *un arroo0' pues la a i&pone su
tra>a)o )esconsi)eran)o el car=cter especfico )el cauce *er fig.0 .
Fig$(>
Va de i3or!an"ia alineada "asi en 3aralelo "on el ")rso de ag)a$
/ L)1 < !i3o de Es!r)"!)ra
Una e> escogi)a la ubicacin )e estructura' es necesario conocer con
&aor eactitu) las caractersticas )el terreno el co&porta&iento )el
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ro. "ara esto' )eben efectuarse los siguientes estu)ios )e la >ona
escogi)a:
Es!)dio To3ogr=fi"o: Debe !acerse un estu)io )el lugar escogi)o
)on)e )eben incluirse las as )e acceso' )eter&inan)o curas )e niel
perfiles )e la a to&a)os por el e9e por los etre&os )e la cal>a)a'
alinea&iento )el cauce aguas arriba aguas aba9o con los nieles )e
agua obsera)os.
Es!)dio de la oo' erosin en curas' etc0' pero ta&bi
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)os: la erosin locali>a)a prooca)a por el estrec!a&iento ocasiona)o
por el puente *ocurre en la seccin )el puente sus in&e)iaciones0' la
erosin local *ocurre en pilas' estribos otro ele&entos &o9a)os o
ro)ea)os por la corriente0.
Con los estu)ios reali>a)os po)re&os conocer la seccin !i)r=ulica' la
eloci)a) )e la corriente' el gasto &ni&o el gasto &=i&o en el sitio
)el pontea)ero )urante la i)a 8til )e la estructura' caractersticas )el
suelo' si es erosionable o no. Con la au)a )e estos resulta)os se
)eber= elegir la lu> )e la estructura.
En general' un puente pue)e consi)erarse for&a)o por )os uni)a)es)e obra )iferentes:
La estructura la obra )e tierras )e aproi&acin *terrapl
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Fig)ra ((
Caractersticas !i)r=ulicas )el flu9o ba9o un puente *rona&iento: cuanto &aor es la longitu) )e terrapl
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caso en %ue el cauce principal representara casi to)a la capaci)a) )e
)esage )el ro *por%ue la aeni)a )e proecto )esbor)ase &u poco0
)el segun)o caso en %ue las llanuras )e inun)acin contribueran
sensible&ente a la capaci)a).
En el pri&er caso la llanura sire &=s bien co&o un al&acena&iento
te&poral )e agua la )iscusin sobre la anc!ura pue)e aplicarse a la
lu> sobre el cause principal. #an slo para facilitar el acia)o el
llena)o )e la llanura coniene )e9ar pontones en el terrapl
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ar&ona con los alre)e)ores' el buen sericio )urabili)a) )e la obra'
la facili)a) )e construccin la econo&a )el proecto.
@igura ,F
H Fora geo2!ri"a < diensiones
Una e> elegi)a la ubicacin tipo )e puente' es necesario consi)erar'
para el )iseBo geo&a)a. En las
estructuras nor&ales )e lu> no superior a unos + &' )ebera
conserarse ta&bi
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Si por ra>ones )e &anteni&iento o )e flu9o peatonal' se re%uiera )otar
)e ere)as al puente' ar secciones especiales para puentes )e longitu) o
)e luces ecepcionales.
El )iseBo geo&
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, G=li5os.
Sobre corrientes )e agua' relatia&ente li&pias en to)a can los correspon)ientes t
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En estos casos' la colocacin )e un sinn8&ero pilas inter&e)ias para
re)ucir las luces' pue)e resoler el proble&a )e la presencia )e
gran)es longitu)es' co&o en el caso )el "uente sobre el Ro Guaas.
En otras ocasiones este tipo )e solucin pue)e traer gran)es
co&plicaciones' co&o la necesi)a) )e construir pilas esbeltas con
longitu)es )el or)en )e los , & o &=s' en la Sierra o la construccin
)e pilas en sitios )on)e los ros tienen un co&porta&iento i&pre)ecible'
en la Costa.
La construccin )e pilas )e gran longitu) no es en s el proble&a &=s
i&portante' pero un n8&ero eagera)o )e las &is&as olera pocopr=ctico' )es)e el punto )e ista econ&ico' un proecto )e puente.
Fig)ra (8
En &uc!os casos no es posible eitar el )iseBo construccin )e
puentes con gran)es luces por lo %ue la 8nica alternatia =li)a
consiste en buscar otros &
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, PUENTES DE GRANDES LUCES
La )eno&inacin Jgran)es lucesK' co&o su no&bre lo in)ica' se
relaciona con la )i&ensin )e los anos o )el ano principal. "uentes
)e luces &o)era)as se consi)eran a%uellos )e luces no &aores a losH &etros. Est= i&plcita en esta )eno&inacin una referencia a la
i&portancia o &agnitu) )e la obra.
Sin e&bargo no )ebe soslaarse el !ec!o %ue una obra pue)e resultar
)e gran energa)ura o i&portancia aun cuan)o no tenga luces gran)es'
co&o es el caso )e un ia)ucto urbano )e arios Oil&etros )e
etensin. Ni ta&poco el !ec!o %ue el proecto )e un puente )e gran
lu> engloba general&ente tra&os )e acceso )e &enor co&pro&iso.
En cuanto al costo.
En puentes )e gran longitu)' la relacin entre el )iseBo la
construccin es &u cercana. En la construccin )eben to&arse en
consi)eracin los par=&etros )e )iseBo' el )iseBo )ebe partir )e la
seleccin )e las &eto)ologas )e construccin.
Los puentes preesfor>a)os en ola)os sucesios' para tr=fico e!icular' son t
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colgantes' por su parte' pue)en ser conenientes para luces superiores a los +H&.
Fig)ra (7
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(> RANG% DE LUCES EN RELACIN C%N EL TIP% ESTRUCTURAL
Fig)ra (9
A los efectos )el )esarrollo )e este te&a sola&ente se !ar= referencia a
los tipos estructurales %ue cubren luces )e , & o &=s.
;igas contin8as
;igas ca9n postesa)as )e altura ariable *ola)i>os sucesios0
;igas Gerber o Cantileer
(( P)en!es "olgan!esEste tipo )e estructura se utili>a para cubrir gran)es luces. En el puente
colgante la estructura principal la constituen los cables curos %ue
soportan las cargas %ue trans&iten las fuer>as a las torres a los
&aci>os )e ancla9e *er fig..,H0. Los cables sostienen el tablero por
&e)io )e tirantes lla&a)os p
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colgante es un JarcoK inerti)o en el %ue la estructura principal *el cable0
est= so&eti)a principal&ente a traccin.
Fig)ra (*
@igura ,6
fig)ra (,
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Fig)ra +>
Fig)ra +(
(+ PUENTES ATIRANTAD%S
Los pri&eros puentes atiranta)os segura&ente !abr=n esta)oconstitui)os con &a)eros sogas co&o tensores. #a&bios )e los castillos )e la E)a)
Me)ia.
Los pri&eros registros in)ican co&o pri&er puente atiranta)o el
construi)o por el ;eneciano ;erantius en ,5,-. En ,-6/' se registra un
puente )e &a)era construi)o por un tal LPsc!er' )estaca)o carpintero
sui>o. Ninguno )e estos puentes se !a consera)o.
En el siglo QIQ aparecen los pri&eros puentes atiranta)os )e acero' con
luces bastante i&portantes para la
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sobrecarga' &oti %ue este tipo estructural fuera pr=ctica&ente
)esec!a)o ree&pla>a)o por los colgantes )urante &=s )e , aBos.
Slo )espu principal )e FH &.
, EV%LUCINDes)e un principio' con pocos cables robustos &aor altura )e tablero
en relacin a la )istancia entre oben%ues' se llega a un n8&ero &uc!o
&aor )e cables &=s re)uci)os &enos )istancia)os' lo cual ta&bi
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Fig)ra ++
Los puentes )esbalancea)os obligan a estructuras )e ancla9e
retencin.
Fig)ra +/
Los pilones an au&entan)o su altura a &e)i)a %ue la lu> principal es
&aor buscan perfiles &=s estables.
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Fig)ra +8
Con el au&ento )e las luces' co&ien>an a tener prepon)erancia los
proble&as )e estabili)a) )el tablero' en relacin a su relatia esbelte>
co&o igas !ori>ontales ba9o acciones )in=&icas co&o el iento.
Los planos separa)os )e cables' otorgan &aor rigi)e> al con9unto sebuscan perfiles aero)in=&icos para las secciones transersales )e
tablero.
(/ TIRANTES
#a&bi resistencia &ec=nica
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Resistencia a la fatiga
Durabili)a)
La rigi)e> )el puente atiranta)o )epen)e en gran &e)i)a )e la rigi)e>
)e sus tirantes' la cual )epen)e )e la tensin flec!a. Es por eso %ue
los tirantes )eben traba9ar a esfuer>os elea)os en consecuencia
usarse aceros )e alta resistencia.
Estos ele&entos tensores !an eoluciona)o consi)erable&ente en los
8lti&os F aBos' principal&ente por la necesi)a) )e facilitar el reca&bio
)e los &is&os lograr una &aor proteccin contra la corrosin. Des)e
cables ar&a)os' con protecciones rgi)as con &ortero )e ce&ento en
ainas &et=licas' se !a llega)o !o en )a al uso )e cor)ones )e
pretensa)o.
Fig)ra +9
, P)en!es A!iran!adosLos puentes atiranta)os son una arie)a) )e puente colgante. El
es%ue&a consiste )e una iga colga)a )e tirantes %ue an
)irecta&ente !acia las torres *er fig. ,.,50. Estos puentes son &=s
rgi)os tienen &enos proble&as )e inestabili)a) aero)in=&ica.
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Fig)ra +*
Fig)ra +;
(8 PUENTES e0!radosados
Son puentes %ue tienen configuracin si&ilar al puente atiranta)o' sin
e&bargo' su co&porta&iento enfo%ue )e )iseBo es )iferente.
Los tirantes al estar &enos inclina)os' no aportan &uc!o soporte
ertical co&o en el caso )e los puentes atiranta)os' entonces las igas
longitu)inales' est=n so&eti)as a efectos )e flein &aores por lo %ueresultan )e &aor peralte.
Al estar &enos inclina)os los cables' la co&ponente !ori>ontal es
&aor se aproec!a co&o la fuer>a )e un preesfor>a)o eterno.
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Fig)ra +,
Comparacionde un puente atirantado de un puente extradosados
Fig)ra />
(7 P)en!es !i3o ar"o
En este caso la estructura principal es el arco. La caracterstica principal
)el arco es %ue gracias a su for&a trans&ite gran parte )e las cargas
en co&presin. Debe tenerse en cuenta resultan &aores. A)e&=s'
)ebe consi)erarse %ue las articulaciones son por lo general costosas.
En ca&bio los arcos e&potra)os suelen alcan>ar luces &aores con elinconeniente )e !acerse &=s crticos los efectos )e contraccin )e
fragua' ariacin ta&iento libre.
Arco e&potra)o.
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"uente a inferior *arco superior0
"uente )e a superior *arco inferior0
Relacin )e lu> con el galibo.
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@igura F,
Fig)ra /+
Fig)ra //
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Fig)ra /8
(9 P)en!es !i3o viga
Los puentes tipo iga son los &=s co&unes. Estructural&ente' ta&bi
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(* P)en!es isos!=!i"os "on voladi1os ?Ger5er@$
Eisten igas Gerber con apoo interno igas Gerber con apoo
eterno *er fig.0En general' tiene las &is&as enta9as )esenta9as )e
las igas si&ple&ente apoa)as. En la actuali)a)' este tipo )e puentesse !a )e9a)o )e utili>ar.
Fig)ra /9
, An=lisis de P)en!es !i3o viga
Este tipo )e puentes son los )e principal inter
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Fig)ra /*
(; Losas
La losa es el ele&ento estructural %ue sire para soportar el tr=nsito
e!icular peatonal para luego trans&itir sus cargas al siste&a )e
igas. En estos casos la losa es carga)a principal&ente en la )ireccin
transersal al tr=fico *er fig.0.
Fig)ra /;
En puentes pe%ueBos *L 6 &0' la losa pue)e ser carga)a
principal&ente en la )ireccin )el tr=fico *er fig.0.
Fig)ra /,A)e&=s' para luces gran)es *&aores a H &.0 la losa pue)e ser
aligera)a. Esto se pue)e conseguir usan)o blo%ues o la)rillos )e arcilla
con iguetas espacia)as ca)a .HF &. "ara eitar %ue los blo%ues se
pue)an )espren)er por la ibracin pro)uci)a por el paso )e e!culos
no coniene tener &=s )e un blo%ue entre las iguetas. 2errera Mantilla
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*,50' reco&ien)a )e9ar una pla%ueta )e + c&. )eba9o )e los blo%ues
)e arcilla' con refuer>o secun)ario en a&bas )irecciones *er @ig.0.
Fig)ra 8>
(, Vigas
Las igas constituen el ele&ento estructural %ue soporta la losa. En la
actuali)a)' eisten &uc!os tipos )e igas. Seg8n la for&a )e su
seccin transersal' las igas pue)en ser rectangulares' tee' I' ca9n'
etc *er fig. ,.+,0. Seg8n su &aterial las igas &=s co&unes pue)en ser
)e &a)era' concreto o acero. A su e>' las igas )e concreto pue)en
ser ar&a)as' pretensa)as o postensa)as.
Fig)ra 8(
, S)5es!r)"!)ra 3ara 3)en!es de "on"re!o
Las subestructuras est=n confor&a)as por los estribos los pilares%uienes tienen la funcin )e soportar a la superestructura *igas losa0.
A su e>' los estribos pilares trans&iten sus cargas a la ci&entacin
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)istintos tipos co&o ere&os &=s a)elante en el captulo 5. Asi&is&o'
la ci&entacin pue)e ser superficial o profun)a *pilotes0.
Fig)ra 8+
+ A3o
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&o)elos a escala. En el caso )e cruces )e cursos )e agua naegables'
se )eben tener en cuenta los posibles c!o%ues )e e&barcaciones )e
gran porte.
El uso )e los recursos co&putacionales ca)a e> &=s aan>a)os' !a
per&iti)o anali>ar la influencia )e los procesos geolgicos en el
!or&ign *&o)elos no lineales' ele&entos finitos' tie&po 7
)epen)ientes' etc.0.
+> CARGAS Y C%&'INACI%NES DE CARGAS < s) afe""i-n a grandes l)"es
Las cargas %ue presenta&os a continuacin est=n basa)as en las
especificaciones )e AAS2#$. En general' estas cargas pue)en ser
)ii)i)as en )os gran)es grupos: cargas per&anentes cargas
transitorias *cargas )e e!culos' peatonales' )e flui)os' )e sis&o' )e
!ielo )e colisiones0. A)icional&ente' )epen)ien)o )el tipo )e
estructura pue)en presentarse otras fuer>as co&o las )ebi)as al creep'
al s!rinOage' o al &oi&iento )e los apoos )e la estructura.
Igual&ente' presentare&os algunos )e los esta)os l&ites )e )iseBo )e
resistencia' sericio' eento etre&o fatiga con sus correspon)ientes
co&binaciones )e carga. Las abreiaciones utili>a)as en este captulo
son las e&plea)as por AAS2#$.
En esta oportuni)a) se )escribir= el efecto )e las cargas al te&a %ue
esta&os tocan)o %ue son gran)es luces. solo se &encionara las &=s
principales.
Cargas
Cargas per&anentes
Las cargas per&anentes incluen:
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Carga &uerta )e ele&entos estructurales ele&entos no
estructurales uni)os *DC0.
Carga &uerta )e superficie )e reesti&iento accesorios*D30.
Los ele&entos estructurales son los %ue son parte )el siste&a )e
resistencia. Los ele&entos no estructurales uni)os se refieren a
parapetos' barreras' seBales' etc. En caso )e no contar con las
especificaciones t
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Ca&in tan)e& )e )iseBo.
Lnea )e )iseBo.
El ca&in )e )iseBo es el tpico se&itrailer: el e9e frontal es )e FHON
segui)o a /.F & )e un e9e )e ,/HON final&ente un e9e posterior )e
,/HON %ue est= ubica)o a una )istancianariable )e /.F & a . &.
Este ca&in )e )iseBo !a si)o usa)o por AAS2#$ *,50
Fig)ra 87
Cargas )e "eatones
La carga peatonal AAS2#$ es F.5,?FM"a' la cual es aplica)a a los
la)os %ue integran el puente. En el caso )e puentes peatonales %ue
per&itan el tr=fico )e bicicletas' la carga ia ser= H.,?FM"a.
, F)er1as De5idas a Fl)idos
Las fuer>as estructurales )ebi)as al flu9o )e flui)os *agua o aire0 son
estableci)as por la ecuacin )e 4ernoulli en co&binacin con unoscoeficientes )e correccin. De la figura JaK es el punto inicial JbK es el
punto estanca)o con eloci)a) igual a cero:
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Fig)ra 89
+ F)er1as de Vien!o
La eloci)a) )el iento ara con la altura la rugosi)a) )el terreno %ue
recorre. La eloci)a) au&enta con la altura co&o se &uestra en la
figura +.. El par=&etro ;g es la eloci)a) l&ite )e efectos
in)epen)iente&ente )e cual%uier superficie' es el espesor )e la capa
;, es la eloci)a) referencial a ,&. "ara puentes a alturas
&enores a ,& se usar= la eloci)a) ;, *a , &0' para alturas
&aores se usar= la ecuacin )e AAS2#$ para el perfil )e eloci)a):
;D( V +.H;*;,;40ln*((0
Fig)ra 8*
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;D( es la eloci)a) )e )iseBo espera)a en T&! a una altura (. ;4 es
la eloci)a) base )el iento a ,5 T&! ; *eloci)a) )e friccin0
( *longitu) )e friccin0 se obtienen )e la tabla &ostra)a. La constante
+.H es la inersa )e ./ )e la constante )e Tar&an. ;, es Laeloci)a) a ,&' si no se conoce ,5 T&! es un buen criterio.
;alores )e ; (
Fig)ra 8;
F Cargas Ssi"as
Depen)ien)o )el lugar )e ubicacin )el puente' pue)e %ue los efectos
ss&icos sean irreleantes o pue)e %ue gobiernen el )iseBo )el siste&a
)e resistencia )e cargas laterales. Las especificaciones )e AAS2#$
est=n basa)os en los siguientes principios:
Sis&os lees ser=n resisti)os sin %ue los co&ponentes salgan )el
rango el=stico sin sufrir )aBos i&portantes.
Se usar=n &oi&ientos )el suelo fuer>as reales en el proceso )e
)iseBo.
La eposicin a prolonga)as ibraciones no colapsar= la estructura
)el puente' )on)e los posibles )aBos ser=n f=cil&ente )etectables para
inspeccionar reparar. AAS2#$ proporciona aplicaciones para puentes
conencionales )e losas' igas' igas ca9n superestructuras cuas
luces no ece)a ,H&. No es aplicable para puentes %ue ece)en los
,H& otros tipos )e puentes co&o puentes colgantes' puentes
atiranta)os' puentes &oibles arcos.
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/ Pro"ediien!o 3ara de!erinar las "argas ssi"as
El pri&er paso es )eter&inar un )iseBo preli&inar )escribien)o el tipo
)e puente' nu&ero )e losas' la altura )e los pilotes' la seccin tpica )e
carretera' alineacin !ori>ontal las con)iciones )el subsuelo. El tipo)e conein entre la losa la superestructura' entre la superestructura
la subestructura' entre la subestructura la ci&entacin ta&bionificacin ss&ica )el "er8 *er
@ig.0.
Da)a una locali)a)' el coeficiente )e aceleracin tiene una probabili)a)
)el )e %ue ese alor no sea ece)i)o en H aBos. Este alor
correspon)e al perio)o )e retorno. 2a un , )e probabili)a) )e %ue
un sis&o &aor ocurra. En algunos casos' para puentes i&portantes se
)ebe )iseBar para un perio)o )e retorno )e +H aBos.
Fig)ra 8,
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El tercer paso la i&portancia )e la categora )el puente. Las estructuras
%ue est=n en las rutas )e !ospitales' centros )e co&unicacin'
instalaciones &ilitares' plantas )e trata&iento )e agua' )eparta&entos
)e bo&beros' )eparta&entos )e polica' aeropuertos' refineras'in)ustrias )e )efensa' ferrocarriles ter&inales )e ca&iones )eben
continuar funcionan)o los puentes en estas rutas )eben ser
clasifica)os co&o esenciales.
El cuarto paso es )eter&inar el funciona&iento ss&ico )e la >ona para
ca)a puente. Las >onas ss&icas tienen el &is&o riesgo ss&ico. "ara
aceleraciones &=s gran)es &=s gran)e es el riesgo. Las >onas
ss&icas son )a)as en la tabla.
Fig)ra 7>
El %uinto paso es )eter&inar el coeficiente )el lugar S' )el cual )epen)e)e las con)iciones )el suelo. Depen)ien)o )e las con)iciones naturales
)el suelo' la aceleracin en la superficie pue)e a&plificarse &=s )el
)oble %ue la aceleracin en la roca. Los coeficientes )e lugar S
correspon)iente a ca)a tipo )e suelo est=n )a)os en la tabla ,. los
cuatros tipos )e suelo son )a)os en la tabla.+.
#abla ,
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#abla +
El seto paso es )eter&inar el factor )e &o)ificacin )e respuesta *R?
factores0' el cual re)uce las fuer>as ss&icas basa)as en el an=lisisel=stico )el siste&a )el puente. Los factores )e respuesta son )a)os en
la tabla.
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H DISE% DE VIGAS < s) efe"!o so5re l)"es
"re?)i&ensiona&iento
( Peral!e de las vigas 3rin"i3ales
AAS2#$ reco&ien)a un peralte &ni&o *er tabla /.,0' para esti&ar la
altura )el peralte )e las igas. Estas relaciones tienen co&o ob9etio
preenir las )efleiones ecesias %ue po)ran afectar la funcionali)a)
)e la estructura'
+ L)"es "on!in)as
En general' &uc!os autores reco&ien)an' cuan)o eisten tres o &=s
luces continuas re)ucir las luces )e los apoos a .5 L o .6 L *;er
@ig.0. Esto se !ace con el fin )e co&pensar los &o&entos en los
apoos.
Fig)ra 7(
/ Es3a"iaien!o en!re vigas
El espacia&iento entre igas ser= aproi&a)a&ente ,.H + eces el
peralte )e la igas. Los alores suele estar entre +. F. &. Asi&is&o'
en algunos casos es coneniente !acer arias co&binaciones paraobtener la solucin &=s econ&ica.
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L V Lu> )e c=lculo *&&0.
Esta)os l&ites )e resistencia
( Fle0i-n
La resistencia factora)a Mr' ser= to&a)a co&o: Mr V W Mn La relacin
natural esfuer>o )efor&acin pue)e ser consi)era)a satisfec!a por un
blo%ue a co&presin )e .6HfXc sobre una >ona li&ita)a a una )istancia
aVcY, )e la fibra )e co&presin eterna. El factor )e Y, ser= to&a)o
co&o .6H para resistencia &enores a +6M"a' para resistencias
&aores' Y, ser= re)uci)o en una proporcin )e .H por ca)a - M"a
)e resistencia' Y, no ser= &enor a .5H.
+ Cor!e
La resistencia al corte factora)a po)r= ser to&a)a co&o: ;r V W ;n
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La resistencia no&inal al corte ;n' ser= calcula co&o la &enor )e:
;n V ;c Z ;s Z ;p
;n V .+HfXcb) Z ;p
Don)e:
;c V Resistencia al corte )el concreto.
;s V Resistencia )el acero.
;p V Co&ponente en la )ireccin )el corte aplica)o )e la fuer>a pre?
esfor>a)a efectia positia si resiste al corte aplica)o.
b V Anc!o efectio )el al&a to&a)o co&o el &ni&o anc!o )el al&a
)entro )e la altura ) efectia )e corte.
/ Es!ado li!e de fa!iga
AAS2#$ consi)era %ue la fatiga necesita ser inestiga)a para
ele&entos si la seccin est= en co&presin ba9o la accin )e las cargas
per&anentes *sin a&plificar0 &=s + eces la carga )e e!culos para
fatiga. Cuan)o se re%uiera consi)erar la fatiga se utili>ar= la
co&binacin )e cargas )el esta)o l&ite )e fatiga.
La seccin se consi)erar= agrieta)a si el esfuer>o )e traccin )ebi)o a
las cargas per&anentes )e preesfor>a)o *sin a&plificar0 &=s ,.H
eces la carga )e fatiga ece)e .+H f [c . El rango )e esfuer>os en el
acero )e refuer>o recto no )ebe ece)er:
Don)e:
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ff V Rango )e esfuer>os *f&a 7 f&in0 en M"a.
f&in V Niel )e esfuer>os &ni&o agrieta)o resultante )el esta)o l&ite
)e fatiga. Ser= positio si es traccin negatio si es co&presin
*M"a0. En igas si&ple&ente apoa)as el alor es .
r! V Relacin )el ra)io a la altura )e las )efor&aciones transersales
)el acero *corrugaciones0 sino se conoce se pue)e to&ar co&o .F.
El rango )e esfuer>os en cables preesfor>a)o nos )ebe ece)er:
,+H M"a para ra)ios )e curatura &aores a .&.
- M"a para ra)ios )e curatura &enores a F.5&.
"ara rangos inter&e)ios se pue)e usar una interpolacin lineal.
Re%uisitos )e )iseBo
Refuer>o &ni&o por flein
El refuer>o &ni&o ser= al &enos ,.+ la resistencia a la rotura )e la
pri&era grieta. Esto seg8n AAS2#$.
C=lculo )e )eflein contraflec!a
"ara las igas el c=lculo )e la )eflein es opcional' en caso )e ser
re%ueri)a por el propietario se pue)e escoger co&o criterio L6 para
)efleiones per&iti)as )e con cargas e!iculares.
+( SU'ESTRUCTURAS < s) afe""i-n a grandes l)"es
El )iseBo )e la subestructura influe )irecta&ente en la configuracin
)e la superestructura.
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"or e9e&plo' la ubicacin )e los estribos )eter&ina la longitu) total )el
puente el n8&ero )e pilares controla el peralte )e las igas. Asi&is&o'
la cali)a) )e la subestructura controla el niel )e funciona&iento )el
puente.
Este )iseBo )e la subestructura re%uiere &aores consi)eraciones
)ebi)o est= epuesta a arios tipos )e cargas co&o )e la
superestructura' )e agua' )e relleno )el suelo )e ci&entacin con sus
respectios tipos )e falla co&o uelco' )esli>a&iento o presin
portante. A)e&=s' el )iseBo se co&plica )e inespera)as con)iciones
geolgicas' o co&plica)as geo&etras )e tableros con curas
!ori>ontales o erticales.
++ Erosi-n
Los estribos pilares ubica)os en el curso )el ro o en las llanuras )e
inun)acin est=n epuestos a la erosin. Desafortuna)a&ente' este
efecto es etre&a)a&ente co&ple9o )e pre)ecir calcular lo %ue lo
conierte en el causante )e la gran &aora )e los colapsos )e
puentes. *;er fig.0
En general' se pue)en )istinguir tres tipos )e erosin. El pri&er tipo )e
erosin ocurren en el fon)o )el ro )urante perio)os )e aeni)as o
inun)acin *er @ig.0. En estos perio)os' las altas eloci)a)es son
capaces )e &oer gran)es canti)a)es )e &ateriales' re)ucien)o el
niel )el fon)o. Este efecto se e incre&enta)o cauces angostos. "ara
con)iciones tpicas' se pue)e )ecir %ue la erosin es proporcional al
incre&ento )el niel )e agua.
Erosin lateral.
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Fig)ra 7+
El segun)o tipo )e erosin ocurre en las curas )e ros *er @ig.0. La
erosin se presenta en las rieras eteriores )e las curas )ebi)o a las
&aores eloci)a)es )el flu9o. En ca&bio' las rieras interiores ser=n
se)i&enta)as pro)ucto )e las ba9as eloci)a)es. Los estribos ubica)os
en los estribos eteriores )e las curas )eber=n ser protegi)os contra la
socaacin colocan)o &allas geota)a )epen)e )e &uc!os factores co&o la
configuracin )e los pilares' el =ngulo )e inclinacin entre el flu9o el
pilar' la contraccin )el cauce los esco&bros )eposita)os en el fon)o.
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Fig)ra 78
+/ Dise6o de es!ri5os
Los estribos son un tipo particular )e &uros )e contencin %ue siren
)e apoo a la superestructura )el puente. El estribo )ebe ser capa> )e
&antener el cauce estable la e> contener el terrapla)os
*ola)i>o0' estribos )e se&igrae)a) *parcial&ente refor>a)os0 o
estribos )e pantalla contrafuerte. En el caso )e puentes proisionales
o en a%uellos en %ue se pue)e )e9ar %ue el terreno caiga libre&ente' se
pue)e construir los estribos con pilotes' iga cabe>al &uro parapeto'
%ue contiene las tierras *estribos abiertos0. En la @ig. se &uestran
algunos tipos )e estribos.
+/$($ Ti3os de es!ri5os$
a0 Estribo )e grae)a) con &uros )e aleta'
b0 Estribos con contrafuertes
Fig)ra 78
Los estribos )e ola)i>o
contrafuertes suelen ser )e
concreto refor>a)o o
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preesfor>a)o. Los estribos )e grae)a) son &=s co&unes para alturas
)e /.&' los estribos )e contrafuertes son &=s usa)os para alturas )e
-. & a &aores. Sin e&bargo' la altura no es una li&itacin estricta
para el tipo )e estribo. La eleccin )el tipo )e estribo se !ace tenien)oen cuenta arios criterios co&o: el costo )e construccin
&anteni&iento' corte relleno )el terreno' seguri)a) en la construccin'
esta con estructuras a)acentes' etc.
La nor&a AAS2#$ *,/0 LR@D 4ri)ge Design Specification' re%uiere
el uso )el &
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+/$+$ ReB)eriien!os de dise6o 3ara es!ri5os
Los estribos est=n su9etos a arios &o)os )e falla co&o se &uestra en
la fig.. Estos &o)os )e falla pue)en ocurrir en el suelo o en la
estructura.
La falla por )espla>a&iento ocurre cuan)o la presin lateral ece)e la
capaci)a) )e friccin )e )espla>a&iento. La falla por capaci)a)
portante suce)e cuan)o se ece)e la capaci)a) )el suelo )e fun)acin.
La falla )e gran)es asenta&ientos con )espla>a&iento se )esarrolla en
suelos arcillosos. Igual&ente' se )ebe reisar las posibles fallas en
&ie&bros estructurales.
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, Ti3os de falla en los es!ri5os$
Fig)ra 77
Criterios )e estabili)a)
"ara el )iseBo )e estribos sobre >apatas se )ebe )iferenciar tres tipos
)e estribos:
Estribos con suelo arcilloso en el relleno o la ci&entacin.
Estribos con relleno granular ci&enta)o en arenas o graas.
Estribos con relleno granular ci&enta)o en roca.
En la fig. 5.6 se &uestra las )iferentes fuer>as )e tierra las %ue pue)e
estar epuesta los estribos. En la figura 5. se &uestran las )istintas
)istribuciones )e presin seg8n el tipo )e estribo el &a el control al olca&iento )el estribo. El criterio
consiste en li&itar la ecentrici)a) )e la resultante. Las ecentrici)a)es
&=i&as son &ostra)as en la tabla:
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La ubicacin )e la resultante Qo pue)e )eter&inarse por:
En la fig. Se &uestra las )iferentes fuer>as )e tierra las %ue pue)e estar
epuesta los estribos.
Fig)ra 79
En la figura se &uestran las )istintas )istribuciones )e presin seg8n el
tipo )e estribo el &
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Fig)ra 7*
+ Dise6o de 3ilares
Los pilares son los apoos inter&e)ios )e la superestructura )el
puente. A)e&=s' tal co&o los estribos' estas estructuras )eben ser
capaces )e soportar el e&pu9e )e los rellenos' la presin )el agua'
fuer>as )e sis&o las fuer>as )e iento. Estas cargas act8an tanto en
el senti)o longitu)inal co&o en el transersal *er fig.0.
#ipos )e fuer>as sobre estribos. Las abreiaturas son las usa)as por
AAS2#$
Fig)ra 7;
Eisten &uc!os tipos )e pilares co&o se pue)e obserar en la fig.Incluso' estos pilares pue)en ser )e for&a !ueca para au&entar la
rigi)e> )el ele&ento.
, Ti3os de 3ilares$
a0 "ilares )e prtico abierto con iga cabe>al.
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b0 "ilares con )iafrag&a.
c0 "ilares )e prtico cerra)o con iga cabe>al.
)0 "ilares con iga en ola)i>o.
e0 "ilares sli)os.
Fig)ra 7,
Des)e el punto )e ista )el &aterial' los pilares pue)en ser )e
&a&postera' concreto ciclpeo' concreto refor>a)o o concreto
preesfor>a)o. Las pilares )e &a&postera concreto ciclpeo se usanpara estructuras )e poca altura en terrenos resistentes. Mientras %ue
los pilares )e concreto ar&a)o preesfor>a)o son co&unes para
alturas &aores.
Se pue)e )ecir %ue los pilares est=n co&puestos por:
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4ase.
Cuerpo o fuste.
Corona o re&ate.
Al igual %ue los estribos' los pilares pue)en ci&entarse con
ci&entaciones superficiales o por &e)io )e pilotes o cilin)ros !inca)os
*er fig.0.
Fig)ra 9>
Fig)ra 9(
,.,.Cri!erios de dise6o
#a&bi
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las )os )irecciones. Sin e&bargo' estas con)iciones po)ran ariar
)epen)ien)o )e las caractersticas particulares )e ca)a proecto.
"ara las ci&entaciones )e los pilares se po)r= elegir entre el &ar arias posibili)a)es )e &anera %ue se obtengan los casos &=s
)esfaorables' tanto en el senti)o longitu)inal co&o en el transersal.
+$ ReB)isi!os de "ol)nas
Los apoos erticales ser=n consi)era)os co&o colu&nas si la relacin
)e altura libre a la &aor )i&ensin en el plano no es &enor %ue +.H.
"ara una colu&na )e seccin ariable la )i&ensin &=i&a en el plano
ser= la )i&ensin &ni&a )e la colu&na. Caso contrario' los soportes
ser=n consi)era)os co&o pilares tipo &uro.
#a&bi
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F.,.Cien!a"iones s)3erfi"iales
Las >apatas ser=n )iseBa)as para &antener las presiones &=i&as
)el suelo o roca &enores a las presiones a)&isibles.
Las >apatas %ue soportan colu&nas o pilares no rectangulares ser=n
)iseBa)as con la !iptesis %ue las colu&nas o pilares act8an co&o
ele&entos cua)ra)os )e =rea e%uialente para la ubicacin )e
secciones crticas )e &o&ento' corte ancla9e )el refuer>o.
Las >apatas ser=n e&potra)as a una profun)i)a) suficiente para
proporcionar la seguri)a) a)ecua)a )e acuer)o al tipo )e suelo la
proteccin contra la socaacin los efectos )e las !ela)as.
Las ci&entaciones ser=n )iseBa)as consi)eran)o el niel fre=tico
&aor espera)o' ealu=n)ose su influencia en los suelos.
En casos )e leanta&iento ser= ealua)a su resistencia estructural
su resistencia al leanta&iento.
"ara el an=lisis )e estabili)a) asenta&ientos )e ci&entaciones se
utili>ar=n las propie)a)es )el suelo o roca calcula)as a partir )e
ensaos )e ca&po o laboratorio. ;alores referenciales po)r=n ser
e&plea)os sola&ente en el esta)o l&ite )e sericio.
El =rea total )e refuer>o no ser= &enor %ue .H )el =rea neta )el
ele&ento ci&enta)o' )a)o un &ni&o )e / barras.
F.+.Cien!a"iones 3rof)ndas
/$+$($ Pilo!es in"ados
La profun)i)a) )el !inca)o ser= )eter&ina)a en base a la resistencia
)el pilote a las cargas erticales laterales' as co&o a los
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)espla>a&ientos espera)os tanto )el pilote co&o )el suelo. A &enos
%ue se llegue al rec!a>o' la profun)i)a) &ni&a ser=:
En suelos co!esios rgi)os granulares co&pactos: F&.
En suelos co!esios blan)os granulares sueltos: 5&.
Los pilotes inclina)os ser=n coloca)os a una profun)i)a) no &enor
%ue un tercio )e su longitu) libre' ecepto en casos )e rec!a>o.
En casos )e suelos blan)os o sueltos sobre estratos fir&es o )uros' el
pilota9e )eber= penetrar el estrato fir&e para li&itar el &oi&iento )el
pilote proporcionar una capaci)a) portante a)ecua)a.
El pilote )eber= ser )iseBa)o para capaci)a) portante' resistencia
estructural soportar asenta&ientos )espla>a&ientos laterales
tolerables. En el an=lisis )e pilotes se ten)r= en cuenta:
Diferencia )e resistencia )e un pilote si&ple un grupo )epilotes.
Capaci)a) )el estrato para soportar la carga )el grupo )e pilotes.
Efectos )el !inca)o )el pilote sobre estructuras a)acentes. Efectos )e socaacin.
#rans&isin )e fuer>as co&o friccin negatia carga )ebi)a al
asenta&iento.
Cargas )ebi)as al asenta&iento )el terreno:
En arcillas' li&os suelos org=nicos.
En rellenos coloca)os reciente&ente en la superficie.
Cuan)o el niel fre=tico !a si)o )epri&i)o.
Los espacia&iento entre centros )e pilotes no ser=n &enores )e
.-H& +.H eces el )i=&etro o la)o )el pilote.
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La )istancia &=s cercana )el pilote al la)o )e la >apata ser= &aor )e
.++H&.
Los pilotes )eber=n estar .F& )entro )e la >apata' luego )e !aber
re&oi)o to)o el &aterial )aBa)o )el !inca)o.
Si la unin )el pilote con la >apata es &e)iante barras o torones el
pilote )ebe estar por lo &enos .,H& )entro )e la >apata. En caso )e
igas )e concreto ar&a)o usa)os co&o cabe>ales soporta)os por
pilotes' el recubri&iento lateral )e los pilotes ser= &aor )e .,H&. M=s
un recubri&iento a)icional parar consi)erar )esalinea&ientos laterales
)el pilote. A)e&=s los pilotes %ue)ar=n .,H& )entro )el cabe>al.
8$ Sis!eas de a3oas )e la
superestructura a la subestructura o )e una superestructura a otra'
per&itien)o los &oi&ientos traslacionales o rotacionales. Los apoos
)eben ser capaces )e resistir las cargas' absorber los &oi&ientos'
satisfacer los re%ueri&ientos )e fatiga resistir la accin )e los aceites'
en inte&perie o>ono at&osf
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S = Aplicable.U = No aplicable.L = Aplicable pero con limitaciones.R = Podra ser aplicable pero requiere consideraciones especiales oelementos adicionales como deslizadores o guas.
7$ A3oa&ientos o rotaciones
el=sticas. Este tipo )e apoo es &u usa)o en puentes )e luces
pe%ueBas.
Fig)ra 9+
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9$ A3o
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*$ Con"l)siones
\
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;$ 'i5liografa
E)ificios )e acero )e arias plantas
DiseBo conceptual *e)ificioscon grandes luces#
@ACUL#AD DE INGENIER]A U.4.A. Departa&ento Construcciones Estructuras 2$RMIG^N II 7 -/.H
$!%&'C% ' S($'!'S!(C(!)S '*$%S+%! +-.
/!)-C+SC% '. )!'LL)-% %0'1
Correo francisco.arellano23gmail.com
mailto:[email protected]:[email protected]7/26/2019 Resistencia de Materiales- Grandes Luces
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GU]A "ARA EL DISE_$ DE "UEN#ES C$N ;IGAS L$SAS Ernesto
Se&inario Manri%ue "iura' +H )e @ebrero )e +/ @ACUL#AD DE
INGENIER]A Departa&ento )e Ingeniera Ciil
;ocabulario
Fr3.Un to )e pl=stico con i)riofibroso. #pica&ente' esto a&pla la te&peratura )e operacin )e los&ateriales a aproi&a)a&ente +H`@ la resistencia a la tensin *en psi0 a
aproi&a)a&ente )ie> eces la )el ";C. Aas!o.Asociacin A&ericana )e Autori)a)es Estatales )e Carreteras
#ransporte *A&erican Association of State 2ig!a an) #ransportation$fficials0
LR@D o LSD : Li&it States Design?JDiseo Lmite Unidos AISI: )merican +ron and Steel +nstitute 4JInstituto a&ericano )el !ierro el acero SAE: Society of )utomoti5e 'ngineers7 JSocie)a) )e Ingenieros Auto&otoresK
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El &