Autor: José Maria Rioboos Martín Fecha: inexistente

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EVOLUCIÓN DE PUENTES Y VIADUCTOS URBANOS A BASE DE
ELEMENTOS PREFABRICADOS
José María Riobóo Martin
Introducción
Entre las estructuras mas interesantes y llamativas que el hombre ha construido; se encuentran las
de los puentes. El objetivo principal de los puentes, es el de salvar claros, con seguridad,
funcionalidad, economía y estética. Es también conveniente indicar, que en el caso de los
puentes, por lo general, las estructuras de ellos, no se cubren; es decir, quedan totalmente
expuestas a la vista y a la intemperie; y en muchos casos no reciben el mantenimiento adecuado.
Los puentes más antiguos fueron construidos a base de piedra y madera, los primeros por sus
grandes dimensiones y los segundos por problemas de intemperismo, han caído en desuso; y
dieron paso a los de acero y de concreto reforzado; y posteriormente a los de concreto
presforzado.
Con el desarrollo de los sistemas de presfuerzo y de prefabricación de elementos de concreto, a
partir de los años 40's; y debido a las ventajas que estos sistemas ofrecen; se han venido
diseñando, con gran éxito, puentes de concreto pretensado, resueltos con elementos
prefabricados.
En los Estados Unidos, en las décadas de los años sesentas y setentas, se desarrollo con gran
aceleración, el uso de elementos estandarizados de sección "1", conocidas como tipo AASHTO
(American Association of State Highway and Transportation Officials); secciones que se utilizan
aún, con algunas variantes (trabes tipo "T" AASHTO, tipo WSODT Washington State
Department of Transportation, etc.); estos elementos longitudinales son rectos, y están
simplemente apoyadas en caballetes o estribos; y trabajan en sección compuesta con firmes de
concreto reforzado colado en el lugar de espesores importantes.
La estandarización y tipificación de estos elementos permitió reducir el tiempo de diseño de las
superestructuras de los puentes y sus correspondientes costos; pero esto, que en principio
representa una gran ventaja, trajo como efecto a largo plazo, un estancamiento en el diseño y la
imposibilidad de desarrollar elementos nuevos y por consecuencia se perdió eficiencia en el
diseño de puentes prefabricados de concreto. Hoy en día, se puede afirmar, que los puentes
AASHTO se encuentran entre los que tienen, mayor cantidad de material y por ende, entre los
más costosos. En nuestra medio, ese exceso de costo, es de gran importancia; y se refleja en
nuestra economía.
Por otra parte, la solución con elementos longitudinales, prefabricados, simplemente apoyados,
no es la más económica; y no resuelve por completo, aspectos de seguridad sísmica en estribos o
columnas aisladas; en por lo menos una de las dos direcciones de los puentes; además, de que
para puentes carreteros localizados en lugares aislados, el aspecto estético, que esta solución
ofrece, no es la mejor.
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2. En los últimos años, el empleo de elementos de sección "1" se ha ido substituyendo por otro tipo
de secciones, tales como: secciones de tipo canal y trabes cajón de paredes rectas, que trabajan en
conjunto con firmes colados en el lugar y que forman, sistemas de piso, que no necesitan, a
diferencia de sus antecesoras, de diafragmas transversales que generalmente son postensados y
colados en sitio. El aspecto estético de éstos puentes, mejora un poco.
Sin embargo, ambas soluciones siguen sin resolver aspectos sísmicos fundamentales, no salvan
claros importantes y el aspecto estético deja mucho que desear.
En Europa, los puentes suelen ser mucho más interesantes; ellos fueron construidos, durante
varias décadas, a base de cajones tipo canal, aligerados, colados en sitio y muchos de ellos
postensados. Generalmente han resultado extremadamente caros y pesados, con limitaciones
constructivas grandes, obras falsas complicadas y tiempos de ejecución notables, pero salvando
claros mayores, a un costo también mayor, en comparación con los construidos en los Estados
Unidos.
Los puentes de claros grandes e importantes, han tenido un gran desarrollo en Europa;
empleándose los denominados, puentes atirantados, colgantes y mixtos; sin embargo, en los casos
de puentes con rangos de claros medianos y cortos, las soluciones estructurales parecen estar
estancados.
En México el desarrollo del presfuerzo y la prefabricación ha permitido buscar y encontrar
soluciones estructurales para puentes muy interesantes. Nuestros fabricantes de elementos de
concreto, han sido mas flexibles al aventurarse con nuevas formas, secciones y diniensiones. El
trabajar sin los catálogos de elementos estandarizados; ha permitido la innovación y la
implementación de nuevas ideas.
Por otra parte, el desarrollo de equipos de fabricación, transporte y montaje de elementos
prefabricados de concreto, modernos y eficientes, ha permitido también realizar diseños más
osados; actualmente, se cuenta con equipos y cimbras más sofisticados y de mayor capacidad que
hace 20 años, cuando el ancho máximo transportable para elementos prefabricados de concreto,
era de 2.50 m, ahora, esa dimensión se ha excedido por mucho, transportándose piezas de más de
8.0 metros de ancho y llegándose a montar y a lanzar piezas de más de 180 Ton..
Dadas las condiciones económicas de nuestro país, estamos obligados a la búsqueda de mejores
soluciones estructurales y económicamente más eficientes y agradables.
Puentes Urbanos
Los puentes urbanos tienen algunas diferencias con respecto a los localizados en las carreteras.
Primero, suelen ser castigados con varios tipos de restricciones; tales como: tiempos cortos de
construcción; para evitar acrecentar las molestias a los vecinos del lugar, limitaciones en la
localización de su subestructura; debida al propio paisaje urbano, a la propia infraestructura
existente, a las obras inducidas y a las características de las estructuras aledañas; así mismo, al
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3. nivel de ruido aceptable, a la seguridad en el tráfico local, etc. y por si esto fuera poco,
normatividades estrictas de diseño y construcción y escasos recursos económicos y financieros.
Debido a las características y a los congestionamientos de vehículos que día a día se presentan en
la Ciudad de México, la tendencia actual al diseñar puentes, es buscar claros que puedan llegar a
salvar más de 60.0 m, sin apoyos intermedios y evitar el interrumpir el tránsito en las avenidas
principales, mientras se construyen los puentes.
Diseño Sísmico de Puentes
Los puentes de claros pequeños y medianos, están resueltos, por lo general, mediante sistemas
estructurales simples, en comparación con otro tipo de construcciones, como son los edificios; y
carecen de altos grados de redundancia, lo que los hace más vulnerables ante la falla de uno de
sus elementos estructurales. Por otro lado, ésta misma simplicidad puede damos un mayor grado
de confianza en la predicción de la respuesta sísmica, de las estructuras de los puentes; sin olvidar
que ésta simplicidad los hace más sensibles a errores y olvidos, durante el diseño estructural; y
más susceptibles a los efectos de segundo orden. Estos puentes son estructuras de períodos cortos,
donde el amortiguamiento histerético alto es importante, ya que los desplazamientos máximos de
respuesta son muy sensitivos al amortiguamiento. Son también más susceptibles a los efectos de
interacción suelo-estructura, que otros tipos de estructuras; y los aspectos de fatiga toman
dimensiones relevantes.
Los puentes de claros cortos y/o medianos cuentan con estructuras con características diferentes a
las de los edificios. En los puentes es una práctica no deseable, la formación de articulaciones
plásticas en la superestructura, que es la parte de los puentes, que soporta la carga viva móvil; y
debido a ello, en los puentes, se elige, como lugar para que ocurran las deformaciones inelásticas,
a la subestructura (columnas y estribos). Contrario a lo que sucede en los edificios.
La localización de las articulaciones plásticas se identifican desde la fase conceptual de diseño y
se debe tener gran cuidado al diseñar dichas zonas.
Para asegurar que una respuesta a flexión inelástica dúctil se alcance, es esencial que los modos
de deformación, no dúctil, se inhiban, situación que se revisa durante el diseño.
Daños que han sufrido algunos Puentes en Sismos Recientes
Un gran numero de los puentes dañados, debido a los efectos de los últimos sismos que se han
presentado en el mundo, han tenido el atenuante, de que se habían identificado como
potencialmente sujetos a daños o colapsos; y algunos de ellos, estaban en lista, aguardando
recursos para su refuerzo y rehabilitación. Otros fueron diseñados por reglamentos caducos y
otros tantos presentaban problemas adicionales.
Por ejemplo, en el caso de la vía Hanshin Express en Kobe, el colapso se pudo haber debido a una
conjunción de factores que van desde la falla del traslape de fusión en el armado longitudinal, a
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4. problemas de microagrietamiento por fallas de control de calidad en el colado de columnas
masivas, con diferentes tiempos de fraguado entre el núcleo y los perímetros; hasta el deterioro,
por reacciones alcalinas, en el concreto mal reparado, pasando por su rigidez, bajo porcentaje de
armado, insuficiencia del armado transversal, etc.
Después de Northdridge, los daños fueron bien identificados; y como conclusiones se llego a que
los efectos no fueron sorpresivos a la luz del conocimiento de la época en que sucedió el sismo.
En éste sismo, muchos de los colapsos de los puentes fueron asociados con el bajo o mal
desempeño de columnas críticas a cortante y a pérdidas de apoyos debidos a asientos cortos no
restringidos, problemas identificados en sismos previos. Este sismo demostró la vulnerabilidad
potencial de la infraestructura diseñada y construida en la década de los setentas, pero reforzó el
progreso evidente en la práctica del diseño en puentes modernos o previamente reforzados.
Así mismo, se descubrió que en los reglamentos anteriores y actuales, no se representaba una
distribución adecuada de las fuerzas sísmicas en puentes largos, o de multimarcos; y que el
choque en juntas articuladas pueden incrementar significativamente las fuerzas y las demandas
inelásticas en marcos muy rígidos; lo que no se consideraba, en los métodos de análisis de esos
años.
En los puentes, como en otros tipos de obras, se han presentado casos, en que los cambios en las
estructuras, ocurridos durante la construcción o la vida útil, invalidaban los supuestos del diseño
y que nunca fueron revisados. Es importante que se verifiquen, en obra, las condiciones de la
construcción final, con los supuestos de diseño.
El daño mayor en puentes a base de multicolumnas, nos ha enseñado que la confiabilidad
asociada con la redundancia, no es suficiente para evitar el colapso. Ha habido daños a estribos y
a accesos y rampas de acercamiento, en puentes esviajados y en puentes curvos. Sin embargo, los
daños más aparatosos han ocurrido en las articulaciones plásticas, en columnas, en las secciones
superiores de ellas, por un cambio de rigidez importante; o abajo en la base, donde han fallado
por cortante, antes y después de haber desarrollado demandas inelásticas significativas, la
mayoría de éstos, debido a un refuerzo transversal inadecuado. Algunas otras fallas bien pueden
atribuirse a: reducción de la calidad del concreto, a las deformaciones y rotaciones ocasionadas
por falla de otras columnas o por degradación a cortante de la sección.
Durante el sismo de Kobe, otros puentes sufrieron daños, por ejemplo, en la vía Harbor donde se
presentaron problemas de licuación y movimientos excesivos de la subestructura.
Por otra parte, los daños más comunes siempre son debidos a las diferentes alturas de las
columnas que por razones de estética y por utilizar las mismas formas de cimbra, conservan
siempre la misma sección; y que por rigideces relativas, las columnas cortas de los extremos
toman más fuerza sísmica que las columnas altas centrales, cuando no se diseñan adecuadamente
las juntas expansivas.
Reglamentos

5. A pesar de no existir un reglamento o norma propias para el diseño y construcción de puentes en
las ciudades importantes de México y en especial para el Distrito Federal se han adoptado las
prácticas del Reglamento para puentes del American Association of State Highway
Transportation Officials AASHTO y se utiliza la carga de camión HS-20 o la T3SR4.
A raíz de lo sucedido en el sismo de Lomaprieta en Octubre de 1989, el AASHTO tuvo su primer
reforma importante, desde las reacciones al sismo de San Fernando en 1971. Pero en México
pocos lo adoptaron y se sigue aún diseñando para sismo con las bases del Reglamento de
Construcciones para el Distrito Federal (coeficiente sísmico, factores de comportamiento sísmico,
etc.).
Los daños causados en puentes por los sismos de Northridge en Enero de 1994; y por el
Hyogoken Nanbu en Kobe, casi un año después, despertarón la alerta mundial y nos recordarón la
vulnerabilidad de los puentes. Mucho se ha hecho desde entonces y aunque los daños aparecidos
enseñaron pocas cosas nuevas, si ha habido un reflejo en las prácticas de diseño sísmico para
puentes, en documentos y en reglamentos; lo que obliga al ingeniero estructurista a buscar nuevas
soluciones, como las que en éste documento se presentan.
Eficiencia en el Manejo de Cargas Verticales
En la búsqueda para eficientar y desarrollar las estructuras de los puentes, se ha encontrado un
sistema innovador; que aprovecha las ventajas propias de la prefabricación y presfuerzo de
elementos de concreto (claros grandes con peraltes menores, mayor calidad, durabilidad y
economía).
Una idea básica fue la de eficientar la transmisión de cargas verticales, para esto, se utilizó un
sistema tipo Gerber, integrado por trabes con doble voladizo, que soportan trabes simplemente
apoyadas. Esta continuidad isostática permite reducir peraltes, comparándolo con trabes
simplemente apoyadas, de todo el claro; con esta solución tipo Gerber se obtienen, momentos
flexionantes positivos menores a los que se presentan en el caso de vigas simplemente apoyadas;
y momentos negativos en el volado, menores que los que se obtendrían con trabes continuas, de
todo el claro.
Esta continuidad isostática permite el manejo de claros largos con piezas más cortas,
economizando no sólo en materiales, sino también en transporte y montaje.
Con esta solución, hay también, una reducción importante en el peso del puente, que no sólo
beneficia el comportamiento estructural durante sismos, sino que además tiene efectos directos
importantes sobre el costo del puente. Comparando la solución estructural de un puente que
presenta continuidad isostática con trabes cajón, con la de una solución que emplea trabes tipo
"1" AASHTO; y usando un parámetro tan sencillo como lo es el "espesor equivalente", de una
losa de concreto que incluye toda la superestructura, se puede observar que con la primera
alternativa, se obtienen ahorros de hasta un cincuenta por ciento en el costo por metro cuadrado
de puente.
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6. Actualmente se trabaja con dos tipos de soluciones de trabes de apoyo (con doble voladizo). La
más común es una trabe que forma un marco longitudinal corto, al conectarse con un par de
columnas, separadas entre ellas en promedio por 12.0 m; fuera de éste claro se presentan dos
cantiliveres, donde se apoyan las trabes centrales. La segunda alternativa, que se empleo en un
puente localizado en Chalco; y que consiste en que también se tienen trabes de apoyo, con doble
voladizo; pero que se conectan a una sola columna (en un sólo punto).
A continuación se indican algunos otros aspectos interesantes del diseño:
En el caso más común, éste claro de 12.0 m, se alterna con claros tipo de 35.0 m, o con el
claro principal de hasta 63.0 m.
El peralte de las trabes de apoyo es constante de 1.40 m para claros tipo; y crece variable
hasta 2.20 m o se mantiene constante, dependiendo del claro.
Las trabes simplemente apoyadas, de peralte constante, que se colocan en el centro de los
claros alternos, tienen longitudes de entre 24.0 m y hasta 46.0 m.
Por otra parte, la cimentación aislada por cada par de columnas, junto con la articulación entre las
trabes de apoyo y las centrales; permiten un manejo adecuado de los hundimientos diferenciales
entre marcos, aún en las peores zonas de subsuelo de la Ciudad de México.
M
Estructura Simplemente Apoyada
M2 « M1
Continuidad Isostática
1
Mb « Ma
Fig. 1 Comparativa de Diagrama de Momentos Flexionantes para distintas soluciones.

7. Trabes de Sección Cajón
Todas las trabes empleadas con esta solución estructural, son de sección cajón, por la necesidad
de absorber momentos tanto positivos como negativos. Las trabes tipo AASHTO, de secciones
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1" o "T", tienen zonas a compresión suficientes, para resistir momentos positivos, trabajando en
sección compuesta con los firmes estructurales; pero carecen de ésta, para momentos negativos.
La sección cajón óptima, es la que tiene alas laterales en volado, que reduce el volumen de
concreto y logra una separación adecuada de columnas y suficiente rigidez lateral a torsión. Se
estudio para cada caso, la sección óptima que permitiese un trabajo estructural adecuado en
sección compuesta, para las cargas verticales; en las losas superiores en volado y central; y una
sección cajón ancha que transmitiera eficientemente tanto los momentos positivos, negativos y
torsionantes durante el ciclo de vida del puente, y que presentase, una inclinación de paredes
laterales que transmitieran eficazmente los esfuerzos cortantes y torsionantes. Esta sección cajón
también permite una eficiente transmisión de fuerzas en la conexión articulada o simplemente
apoyada con mecanismos restrictores sencillos. El ancho que resulta de la sección transversal en
el extremo desvastado y que es maciza, transmite las fuerzas internas de la conexión, sin los
problemas, que se presentan en las trabes de tipo "1". La rigidez lateral de las trabes cajón
permite reducir al mínimo, el uso de diafragmas intermedios.
La solución tipo Gerber a base de dos tipos de trabes, unas de apoyo y otras simplemente
apoyadas; permite que cada una de ellas trabaje o soporte el momento predominante, del mismo
signo; y no requiere de postensado. Estas trabes se arman con presfuerzo recto, sin desviaciones,
que encarecerían la solución.
El presfrierzo de las trabes prefabricadas de la superestructura, varía en cantidad según el ancho
de la trabe y su longitud; y asegura un comportamiento adecuado, a resistencia, servicio y
durabilidad.
Núcleos Sismo-resistentes
Como se comento con anterioridad, las trabes de apoyo forman marcos en el sentido longitudinal
del puente, con el par de columnas correspondientes; y para ello se emplea una conexión de tipo
monolítica; que asegura, por otra parte, la formación de un par de marcos transversales a la
dirección del puente, integrado por las columnas y con trabes semi-prefabricadas o coladas en
sitio. De esta manera se crean "núcleos sismo-resistentes", es decir, zonas de formación de
marcos longitudinales y transversales.
En el sentido longitudinal, se tendrán tantos marcos paralelos, de una sola crujía, como trabes de
la superestructura; y en el sentido transversal, se tendran marcos paralelos (de un número de
crujías iguales).
Siguiendo con la filosofia del diseño sísmico de puentes, la formación de las articulaciones
plásticas no ocurre en las trabes que conforman la superestructura. Estas articulaciones plásticas;
en el caso de los marcos longitudinales, ocurre en las columnas y en los transversales, primero en
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8. el centro de la crujía en la trabe transversal, que no transmite cargas verticales (más que la propia)
y después en la columna. Es decir, los elementos que soportan la carga viva no se afectan.
SIL
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Fig. 2 Núcleos sismo-resistentes. Puente Alameda Oriente
En esta solución estructural; y en comparación con otros sistemas estructurales, hay ahorros
importantes. La continuidad isostática permite elementos más ligeros, de menor peralte que los
utilizados en sistemas simplemente apoyados o continuos como los utilizados en la construcción
tradicional. Por lo que las masas (pesos) para el diseño sísmico son mucho menores. La
formación de marcos longitudinales y transversales, también tiene una eficiencia en la
transmisión de momentos sísmicos a la cimentación, pudiendo ser de hasta solo un tercio del
momento sísmico de una columna aislada, comparándolo con el correspondiente para un sistema
de sección cajón simplemente apoyado o continuo.
Una tendencia clara en los reglamentos sísmicos de puentes en el mundo, como el EuroCode 9, el
ATC-32, etc.; es la de buscar que las acciones estructurales sean consistentes con limitar la
ductilidad y limitar por tanto la respuesta inelástica a niveles consistentes con la reducción de
daño estructural. La acción estructural más deseada entonces es la de comportamiento en un
rango elástico. La superestructura gracias al presfuerzo se comporta en ese rango durante su vida
útil. El siguiente paso es el de presforzar tanto la conexión (que conserva suficiente acero

9. ordinario para asegurar el comportamiento dúctil) y la columna. El puente de Chalco, por
ejemplo, tiene la columna y la conexión trabe-columna postensadas y forma un marco
longitudinal continuo de claro igual a 45.0 m., con una conexión entre trabe central y de doble
voladizo, también postensada, por lo que podemos hablar de marcos alternos continuos y
totalmente presforzados. Se espera un comportamiento en rango considerable de tipo elástico ante
cualquier tipo de solicitación.
La experiencia que se ha tenido en los últimos diez años, con los puentes urbanos en la zona del
Lago, con hundimientos diferenciales entre apoyos despreciables, nos llevó a marcos más largos,
con cimentaciones por columna y conjuntas expansivas a los lados de los marcos continuos.
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J. -4
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Fig. 3. Marco de 45.0 m de largo continuo y totalmente presforzado. Puente de Chalco
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10. Conexión Trabe-Columna
La formación de los centros sismo-resistentes con trabes prefabricadas, es posible gracias a la
conexión diseñada para el caso. La trabe de apoyo con doble volado, tiene, coincidiendo con los
ejes de la columna, una caja tronco-cónica piramidal, por donde pasan los aceros tanto de la
columna (con los zuncho o estribos colocados posterior a la trabe), como los de las trabes
(longitudinales y transversales). Ver Fig. 4.
Opciones Estructurales
No siempre es posible tener una columna, debajo de cada trabe de la superestructura, ya que
muchas veces hay restricciones al respecto. En muchos casos sólo hay espacio para poner una
columna, entre dos trabes de la superestructura. Para éste tipo de estructuración; en donde se
deben seguir formando centros sismo-resistentes, se tiene que utilizar obra falsa, para soportar
temporalmente las trabes, que posteriormente se unen con trabes transversales coladas en sitio o
semiprefabricadas, que se arman y cuelan con acero ordinario y se postensan posteriormente.
En el caso extremo, cuando solo hay lugar para una columna aislada, en el sentido transversal, el
problema se resuelve mediante un cabezal prefabricado, con conexión monolítica con las
columnas coladas en sitio o prefabricadas y con conexión monolítica entre trabes y cabezal.
Puentes Multiniveles
Además de los puentes convencionales, existen los casos de puentes de dos niveles paralelos.
Siguiendo con la filosofia de los centros de rigidez o núcleos sismo-resistentes se ha diseñado en
la ciudad de México el Distribuidor Zaragoza conocido como Puenteros.
Distribuidor Zaragoza - Puenteros
Recientemente se ha construido en la ciudad de México un conjunto de puentes denominado
Distribuidor Zaragoza-Puenteros; estos puentes se diseñaron y se construyeron de acuerdo a la
solución estructural que nos ocupa; sin embargo, debido a características especiales se llevaron a
cabo algunos cambios respecto al proyecto estructural tipo.
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11. Marw Lirgiixli,al
DA
MARCOS LONG ITUDINALES
4 1B
MARCOS TRANSVERSALES
A
ama
CORTE TRANSVERSAL A-A
CONEXION
P L A N T A
CORTE TRANSVERSAL B-B
CONEXION
FIG. 4 NUCLEO SISMO - RESISTENTE
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12. Descripción
La solución estructural empleada en este proyecto, consta de un sistema de dos marcos
transversales, de dos niveles, separados una distancia de 5.0 m. Los marcos se forman con dos
columnas prefabricadas y trabes de cabezal también prefabricadas, una por nivel y por eje. Los
marcos transversales están acoplados en el sentido longitudinal, mediante una losa de concreto
que va de marco a marco; y varios puntales colocados en las trabes o cabezales, en su parte
inferior. Adicionalmente a esto, hay contraventeos metálicos cruzados, en forma de X, en ambos
niveles y dos tubos metálicos longitudinales colocados a la altura de los cabezales.
Entre cada sistema de dos marcos transversales, o cada centro sismo-resistente, se apoyan
simplemente trabes aligeradas de sección cajón, como las utilizadas en los puentes de un solo
nivel, de longitud y número variable, según las características geométricas y viales del tramo,
pudiéndose apoyar hasta seis trabes por nivel.
Superestructura
La superestructura de los claros principales consta de trabes presforzadas prefabricadas de sección
cajón hueca, con alas de ancho variable; con un máximo de 4.00 m, con volados de 109.17 cm a
cada extremo. Estas alas tienen un espesor variable de 8.0 cm en el extremo a 13.0 cm en la
intersección con la trabe cajón. Las trabes tiene un peralte total de 2.00 m y una longitud máxima
de hasta 42.0 m; siendo el promedio de 36.00 m.
En los extremos de las trabes, hay una zona maciza de 120 cm a cada lado; y una nariz o extremo
desvastado de 95 cm de peralte y 60.0 cm de largo, donde se apoyaran sobre los cabezales de los
marcos transversales. En la parte restante, la trabe cajón es hueca, aligerada, con un ancho de
alma de 15.0 cm.
Entre los 5.0 m longitudinales que separan los marcos transversales, la superestructura consta de
una losa de concreto de 15.0 cm de espesor; adicional al firme estructural, de 8.0 cm de espesor,
que también se cuela sobre las trabes cajón.
Sube structura
Las columnas son de concreto reforzado y pretensado, prefabricadas a toda su altura, con un
promedio de altura de 16.30 m. En la parte inferior, que corresponde a la planta baja, la sección
transversal es oblonga, de 2.00 m x 1.50 m, hasta una altura de 8.40 m, sobre el nivel de terreno
natural; cambiando a una sección circular de 1.50 m de diámetro, en lo que corresponde al primer
nivel; es decir, en una altura de 7.90 m, sobre la sección anterior.
El cabezal del primer nivel, se apoya, sobre las columnas (entre la sección oblonga y la circular),
mediante una conexión continua; y el cabezal del segundo nivel, se apoya en la parte superior de
la sección circular.
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13. u o
FIG. 5 PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO DEL DISTRIBUIDOR ZARAGOZA
(PUENTEROS) ESTRUCTRTJAS PREFABRICADA.

14. El cabezal es una trabe de concreto, prefabricada, presforzada de sección cajón, aligerada, entre
zonas macizas, alternadas en las zonas de apoyo de las trabes centrales de los claros principales.
Las longitudes de los aligeramientos varían, según la posición y número de trabes centrales, las
almas (en estas zonas), tienen un espesor de 20.0 cm; y las zonas macizas son de 1.60 m de
longitud. El peralte de los cabezales es de 2.00 m.
En las zonas donde se apoyan las trabes centrales, hay una caja para recibir los extremos
desvastados de las trabes cajón de la superestructura.
La conexión entre cabezales y columnas es de tipo continua, monolítica; y postensada
posteriormente a la colocación de los cabezales; y al colado de la conexión.
Se observa, que de esta manera, se forman marcos presforzados, que trabajan como núcleos
sismo-resistentes, que garantiza el comportamiento elástico, en un rango mayor.
Viaductos Elevados para Trenes Urbanos
En México existen ahora cuatro viaductos elevados, para trenes tipo Metro, tres se ubican en la
Ciudad de México y uno en Monterrey. Los sistemas estructurales empleados en ellos, se han ido
mejorando conforme a la experiencia. El primero en construirse fue el que corresponde a la Línea
4 del STCM. Esta estructura es masiva y presenta dimensiones un tanto exageradas, su
superestructura esta formada por un cajón colado en sitio, que requirió de una notable obra falsa y
presentó un tiempo considerable de construcción. De 1985 a 1987 se construyó el segundo
viaducto elevado que corresponde a la Línea 9 del Metro, de la ciudad de México, y se ubica de la
Estación Velodromo a Pantitián. En ellas se empleo un sistema tipo Gerber, con trabes
prefabricadas y presforzadas de sección "T", de 1.85 m de ancho (ancho máximo transportable en
esa época). A fmales de la década de los ochenta, se comenzó a construir el tercer viaducto
elevado, Metrorrey, a base de dovelas; empleando para su construcción, una notable estructura de
montaje. El proyecto resultó mucho más caro que lo planeado y mucho más lento de los esperado,
además de no poder resolver situaciones específicas como estaciones curvas o restricciones
fisicas importantes. Este tipo de sistemas ha sido comercializado en varias partes del mundo,
como en Kuala Lumpur, Malasia, en Atlanta, en Estados Unidos, y en otros lugares.
Si comparamos los sistemas estructurales a base de dovelas con los que emplean elementos
prefabricados longitudinales, se puede decir, que la construcción segmental es óptima para
cañadas, barrancas o claros mayores a 90.0 m; con peraltes importantes; pero que para el caso de
puentes de menor claro; este sistema, en comparación con el de trabes prefabricadas y
pretensadas, presenta las siguientes desventajas:
En diseño:
La construcción segmental tiene un factor de resistencia reductivo adicional, los esfuerzos
permisibles a compresión son menores; y en condiciones de servicio, no se permiten
esfuerzos a tensión. Las pérdidas de presfiierzo son mucho mayores (anclajes, fricción,
curvatura, etc.) y el presfuerzo externo tiene posibilidad de trabajar como arco atirantado,
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15. además de necesitar presfuerzo ordinario adicional. Esto se traduce en estructuras, con
mayores secciones; y mayor cantidad de acero de refuerzo y presfuerzo; por lo tanto más
caras.
En geometría:
En múltiples ocasiones, los peraltes y el tamaño del hueco interior de las dovelas están
definidos, por la necesidad de contar con un paso interior, para que se trabaje en el,
cómodamente. Las almas deben de ser más anchas, para poder acomodar los cables
interiores; o debe de contar con bloques especiales muy armados, para anclar al presfuerzo
externo. En algunos casos, en las zonas, donde se unen mediante adhesivos las almas, es
necesario contar con una superficie notable para hacer el contacto.
Así mismo, se necesita una mayor exactitud, en las formas de los moldes, para las dovelas
que se unen y que van continuas. Esto se sigue traduciendo en piezas más grandes y más
pesadas.
En construcción:
El manejo y la erección de las dovelas, además de requerir de equipo muy especial y caro,
es mucho más lento, que el transporte y montaje de piezas prefabricadas y pretensadas; las
que requieren de equipos menos sofisticados.
Por otra parte, al tener un mayor número de piezas segmentales, se pueden presentar
problemas, para el control del presfuerzo de los cables de postensado y por deflexiones
inmediatas. También hay problemas de calidad, en el caso de cables ubicados dentro del
alma de las dovelas, en la inyección de la lechada y con los epóxicos de adhesión entre
piezas. Por otra parte; puede haber corrosión invisible; y la supervisión debe de ser experta
y detallada. En varias partes del mundo, para este tipo de puentes, se obliga a tener, un
sistema profesional de aseguramiento de calidad estricto.
Conviene también señalar, que las mayores dimensiones que se obtiene con la solución a
base de dovelas, aumenta la masa y/o peso del puente; lo que tiene como consecuencia un
incremento también en las dimensiones de la subestructura.
El viaducto elevado para trenes urbanos mas recientemente iniciado en nuestro país; es el que
corresponde a la Línea B del metro de la ciudad de México.
Para el Metropolitano Línea B, se estudiaron varias alternativas que por supuesto incluían
consideraciones económicas; finalmente, se optó por la solución elevada, en contra de las
soluciones superficial y subterránea; ya que la solución elevada, presenta las siguientes ventajas:
no requiere de puentes transversales, la obra inducida es menor, el tiempo de construcción es
también menor, se presentan pocas afectaciones, no interfiere con los asentamientos de las
estructuras aledañas, presenta un impacto urbano menor, requiere la utilización de vía vehicular
de 0.8 ma 1.40 m, etc.
15

16. Para definir la solución estructural; se compararon varios sistemas de superestructura; llegándose
a una solución consistente en: trabes de las utilizadas en los puentes vehiculares y una
subestructura, formada con una sola columna, en voladizo; y con trabes transversales
postensadas.
Metropolitano Línea B
La superestructura está formada por una sola trabe presforzada, prefabricada, de sección cajón, a
todo lo largo del tramo; de 8.2 m de ancho superior (de extremo a extremo del ala) y 1.40 m de
peralte.
La subestructura está formada por sistemas de pares de columnas, que en el sentido longitudinal,
forman marco con la trabe portante o de apoyo de la superestructura; y que en el sentido
transversal trabajan en voladizo.
Los claros principales son de 30.0 m, alternados con claros de 12.0 m. Estos últimos constituyen
el claro del marco longitudinal, en el ya mencionado sistema tipo Gerber.
El claro principal de 30.0 m, se integra con los voladizos de las trabes de apoyo o portantes
adyacentes (4.50 m cada uno, a ejes) y una trabe central que se apoya simplemente en las narices
o ménsulas de los voladizos de las trabes de apoyo; y cuya longitud es de 21.00 m a ejes de
apoyos.
Esta trabe de sección cajón aligerada, está pretensada en ambos sentidos. Tiene un presfuerzo
paralelo a su eje longitudinal, que se localiza en la losa superior; en el caso de la trabes portantes;
y en la losa inferior, en el caso de la trabe central. Adicional a éste presfuerzo longitudinal, se
tiene un presfuerzo transversal, que se localiza en la losa superior, perpendicular al eje de la
pieza; y que llega a los extremos de los volados, de las alas, de la trabe cajón.
Para el tramo tipo, la contratista asignada, prefabrico y pretensó, a pié de obra, las trabes
prefabricadas; y las montó mediante un par de marcos móviles. Para las estaciones, el contratista
prefabricó en planta, transportó los elementos, con dollies y módulos hidráulicos, por más de 50
km; y los montó con grúas normales.
Las estaciones, de esta línea, también elevadas, fueron diseñadas y construidas con trabes
pretensadas prefabricadas.
La estación San Lázaro está apoyada sobre pares de marcos transversales. La trabe principal de
vía, de la superestructura, fue apoyada temporalmente, para poder integrarse al colado de la trabe
transversal principal del marco, el que posteriormente se postensó. Apoyadas sobre los marcos y
conformando también un sistema tipo Gerber, las trabes de andén, de misma sección geométrica,
que la de vía, fueron colocadas a distintas alturas.
16

17. Las siguientes dos estaciones, similares entre sí, tienen trabes en volado laterales para formar los
andenes, éstas fueron conectadas monolíticamente y a través de un postensado con la columna. La
última estación "Oceanía", tiene un sistema estructural distinto, ya que las trabes de vía, fueron
trabes tipo cajón de puente vehicular, de 2.20 m de peralte, con el fin de salvar un claro libre, de
más de 60.0 m; cruzando de esta manera el Circuito Interior.
Fig. 6 Metropolitano Línea B
El análisis y el diseño de la columna aislada, en el sentido transversal se hizo cuidadosamente;
además de los tradicionales análisis dinámicos lineales, se hicieron análisis modales y del tipo no-
lineal.
Se verificaron los desplazamientos de ambos; y se comparó el desplazamiento del análisis
dinámico elástico, afectado por un factor de ajuste, Rd, recomendado por el ATC-32 que refleja
los desplazamientos máximos inelásticos, que eventualmente pueden ocurrir durante un sismo,
tomando en cuenta, los períodos naturales de la estructura; y el predominante del suelo, con un
factor reductivo de modificación de respuesta [Ref. ]. El factor Rd esta definido, para las
distintas alturas y secciones transversales de las columnas (circulares y oblongos de sección
variable) entre 1.90 y 2.1. Aún así, los valores son inferiores a los desplazamientos calculados
con el método estático. Los desplazamientos totales para tomar en cuenta los efectos de segundo
orden (P-D), no sólo consideraron los efectos de la inercia rotacional, sino también los efectos por
la interacción suelo-estructura.
17

18. I
CORTE B
1-1
12
ELEVAC 1
Adicional a esto, fue necesario contar con espectros de sitio. Dichos espectros resultaron típicos
para la zona y el subsuelo; pero con valores de ordenadas de aceleración bajas, para los períodos
comprendidos en el tramo de la estructura del Metropolitano.
Priestley y Verma [Ref. 10] de acuerdo, con el diseño por capacidad, recomiendan una relación
entre la ductilidad relacionada con el desplazamiento llamada radio, de relación del
desplazamiento de ductilidad "m" que está dada por la división del desplazamiento último
máximo, entre el desplazamiento correspondiente, al punto de fluencia, de la respuesta elasto-
plástica equivalente. Para esto se calcularon las deformaciones por sección, en la considerada
zona de articulación plástica, en la parte inferior de las colunmas.
La columna se diseñó con lo que se considera óptimo, en la práctica profesional; se revisaron los
armados con las requerimientos recomendados en el ATC-32, para refuerzo volumétrico espiral,
con sus adicionales, que están previstos para prevenir pandeo inelástico del refuerzo longitudinal.
Se revisó también, por varios reglamentos, la contribución del concreto y el acero a cortante,
poniendo énfasis especial, en la zona de articulación plástica, que además se detalló de acuerdo, a
las últimas investigaciones y conforme a los últimos reglamentos.
Fig. 7 Detalle de armado de columna de 6.0 m de altura para el Metropolitano Línea B
En la siguiente tabla comparativa se presentan resultados para una columna de 6.0 m de altura.
18

19. Revisión Columna Metropolitano Línea B
T= 0.52 s T= 056 s
ANÁLIsIs ANÁLIsIs A. DINÁMIco
ESTÁTICO DINÁMICO IiT. S-E, P-D
Q=2 Q=1 Q=1
Momento de Cabeceo 134.52 118.59 133.59
Momento Sísmico Transversal en la Base 643.53 324.67 340.87
M. sísmico Transv + CV Transv 699.33 380.47 396.68
ConFr= 1.32 923.12
ConFr= 1.1 769.26 418.52 436.35
Factor amplificación Transv 1.03 1.03 1.03
M. en la base transv con Fr = 1.32 950.81
M. en la base transv con Fr = 1.1 792.34 431.08 449.44
Momento sísmico long en la Base 275.02 178.2 191.43
0.5 Mslong + M CVlong + M CMlong 291.47 243.06 249.67
ConFr= 1.32 384.74
ConFr= 1.1 320.61 267.36 274.64
Falong 1.01 1.01 1.01
Momento en la Base long Fr = 1.32 388.59
Momento en la base long Fr= 1.1 323.82 270.03 277.38
Resultante Fr = 1.32 1027.15
RESULTANTE FR= 1.1 855.96 508.67 528.14
80 % Estático 684.77
Coeficiente sísmico respectivo 0.45 g 0.6052 g 0.5835 g
19

20. La filosofia del núcleo sismo-resistente, aquí mencionada, se puede aplicar para el caso de
viaductos elevados para trenes urbanos, con la misma variedad y opciones estructurales que en los
puentes vehiculares, aún usando trabes cajón más anchas. Para el caso de derechos de vías, de
trenes normales, se podrá observar en la fig. 8, algunas opciones de estructuración para los
marcos transversales.
Conclusiones
El uso de elementos longitudinales, prefabricados y pretensados, en puentes de claros cortos y
medianos, es amplio; y salvo raras excepciones, la solución más competitiva. Algunos estudios,
han demostrado, que a pesar de carecer de mantenimiento preventivo estos elementos, esta opción
ha resultado como una solución durable; y no sólo es la más económica, en estudios de ciclo de
vida, sino a corto plazo; tanto en su construcción como incluyendo su elaborado diseño. Los
nuevos reglamentos exigen de estructuraciones y sistemas novedosos, que apoyados en las
prácticas modernas de diseño de puentes, permitan construir puentes seguros, funcionales,
económicos y estéticos. Es factible, que pronto se diseñen y construyan puentes prefabricados,
pretensados, empleando nuevos materiales, como los concretos de alto desempeño, cables de
presfuerzo de Kevlar o de fibras que permitan salvar claros, más largos; y de manera más
eficiente.
El proceso de desarrollo, investigación y aplicación de este sistema estructural, empleado para
puentes; fue posible gracias a que las autoridades, en su tiempo, estuvieron muy receptivas; y
permitieron, con gran visión, la evolución de éste tipo de puentes urbanos, y que se lograse, en los
más de 500,000 metros cuadrados construidos con este sistema, costos muy bajos, obteniéndose
estructuras de gran confiabilidad tanto para cargas vivas como para sismo.
Tal fué el seguimiento de las autoridades que su participación e interés condujo a la contratación
de los principales centros de investigación del país (CENAPRED, Instituto de Ingeniería y
Fundación Barrios Sierra) para estudiar más a detalle las propuestas y el comportamiento fisico
real de algunas de las estructuras de los puentes y viaductos construidos.
Finalmente conviene mencionar, que nada de lo que se ha hecho hasta ahora, en cuanto a diseño
de puentes, y de lo que puede seguir haciéndose; es y será posible, sin la formación de un equipo
muy profesional de trabajo entre autoridades y proyectistas, dispuestos al cambio, a la evolución,
a la mejora continua y a la creación de tecnología propia. De no llevarse esto a cabo, el rezago en
nuestra ingeniería obligará al país a importar tecnología para el diseño de éste tipo de puentes.

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1.97 . 8.05 8.10 1.80 5.00 9.07 2.05
SECCION SOBRE FERROCARRIL INDUSTRIAL
NACIONAL ESTADO DE MEXICO
SEECION A 50 Mts. Al 0RENTE DE LA CALLE MELCHOR MUZQUZ
ESCALA 1:50
FIG. 8 MARCOS TRANSVERSALES DE NUCLEOS SISMO - RESISTENTES PARA VIADUCTOS
URBANOS DE TRENES Y VEHICULOS
21

22. Referencias y Bibliografia
American Association of State Highway and Transportation Officilas, " Standard
Specifications for Highway Bridges" 1992 and Interim Specifications 1993-1995
American Association of State Highway and Transportation, "AASHTO LRFD Bridge
Design Specifications" 1994
Applied Teclmology Council, "ATC-32 Seismic Design Guidelines for Bridges"
CALTRANS, "Bridge Design Specifications Manual ", 1994-95.
MacRae, G.A., "P-D Effects on Single-Degree-of-Freedom Structures in Earthquakes",
Earthquake Spectra EERI, Vol 10 No. 32 Aug. 1994, PP. 539-568
Nutt, R.V., "Reconimended Seismic Design Provisions for Bridges", Proceedings of the
National Seismic Conference on Bridges and Highways, DeclO-13, 1995, San Diego
California, FHA and CDT
Priestley, M.J.N.,Verma, R., y Xiao, Y., "Seismic Shear Strength of Reinforced Concrete
Columns", Journal of Structural Engineering, Vol. 120, No. 8, Aug. 1994, pp. 23 10-2329
Priestley, M.J., Park, R., "Strength and Ductility of Concrete Bridge Columns Under
Seismic Loading", ACI Structural Journal, Jan.-Feb. 1987 No. 84-S8, pp. 61-76
Riobóo, José María, "A New Dimension In Precast Prestressed Concrete Bridges For
Congested Urban Areas In High Seismic Zones", PCI Journal, Vol. 37, no. 2, MarchlApril
1992,pp 45-66
Verma, R., Priestley, M.J.N., "Optimal Trends in Seismic Design of Single Colunm
Circular Reinforced Concrete Bridge Piers", Earthquake Spectra EERT, Vol 10 No. 32 Aug.
1994, pp. 589-611
Reglamento de Construcciones para el Distrito Federal y sus Normas Técnicas, DDF.
22

23. FOTOGRAFIAS Y DIBUJOS

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FIG. 4 NUCLEO SISMO - RESISTENTE

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28. FIG. 8 MARCOS TRANSVERSALES DE NUCLEOS SISMO - RESISTENTES PARA VIADUCTOS
URBANOS DE TRENES Y VEHICULOS
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SECCION SOBRE FERROCARRIL INDUSTRIAL
NACIONAL ESTADO DE MEXICO
SEECION A 50 Mts. AL ORIENTE DE LA CALLE MELCHOR MIJZQUIZ

29. SINTESIS
EVOLUCIÓN DE PUENTES Y VIADUCTOS URBANOS A BASE DE
ELEMENTOS PREFABRICADOS
José María Riobóo Martin
Introducción
A partir del desarrollo del presflierzo en la década de los cuarenta, se comenzó la construcción y
el diseño de puentes presforzados. En los Estados Unidos, en las décadas de los años sesentas y
setentas, se desarrollo con gran aceleración, el uso de elementos estandarizados; estos elementos
longitudinales son rectos, y están simplemente apoyadas en caballetes o estribos; y trabajan en
sección compuesta con firmes de concreto reforzado colado en el lugar de espesores importantes.
La estandarización y tipificación de estos elementos permitió reducir el tiempo de diseño de las
superestructuras de los puentes y sus correspondientes costos; pero esto, que en principio
representa una gran ventaja, trajo como efecto a largo plazo, un estancamiento en el diseño y la
imposibilidad de desarrollar elementos nuevos y por consecuencia se perdió eficiencia en el
diseño de puentes prefabricados de concreto. Hoy en día, se puede afirmar, que los puentes
AASHTO se encuentran entre los que tienen, mayor cantidad de material y por ende, entre los
más costosos. En nuestra medio, ese exceso de costo, es de gran importancia; y se refleja en
nuestra economía.
Por otra parte, la solución con elementos longitudinales, prefabricados, simplemente apoyados,
no es la más económica; y no resuelve por completo, aspectos de seguridad sísmica en estribos o
columnas aisladas; en por lo menos una de las dos direcciones de los puentes; además, de que
para puentes carreteros localizados en lugares aislados, el aspecto estético, que esta solución
ofrece, no es la mejor.
En Europa, los puentes suelen ser mucho más interesantes; ellos fueron construidos, durante
varias décadas, a base de cajones tipo canal, aligerados, colados en sitio y muchos de ellos
postensados. Generalmente han resultado extremadamente caros y pesados, con limitaciones
constructivas grandes, obras falsas complicadas y tiempos de ejecución notables, pero salvando
claros mayores, a un costo también mayor, en comparación con los construidos en los Estados
Unidos.
En México el desarrollo del presfuerzo y la prefabricación ha permitido buscar y encontrar
soluciones estructurales para puentes muy interesantes. Nuestros fabricantes de elementos de
concreto, han sido mas flexibles al aventurarse con nuevas formas, secciones y dimensiones. El
trabajar sin los catálogos de elementos estandarizados; ha permitido la innovación y la
implernentación de nuevas ideas. Por otra parte, el desarrollo de equipos de fabricación,
transporte y montaje de elementos prefabricados de concreto, modernos y eficientes, ha permitido
también realizar diseños más osados.
1

30. Dadas las condiciones económicas de nuestro país, estamos obligados a la búsqueda de mejores
soluciones estructurales y económicamente más eficientes y agradables.
Diseño Sísmico de Puentes
Los puentes de claros cortos y/o medianos cuentan con estructuras con características diferentes a
las de los edificios. Tienen sistemas estructurales más sencillos, períodos más cortos, carecen de
alto grado de redundancia y en los puentes es una práctica no deseable, la formación de
articulaciones plásticas en la superestructura, que es la parte de los puentes, que soporta la carga
viva móvil; y debido a ello, en los puentes, se elige, como lugar para que ocurran las
deformaciones inelásticas, a la subestructura (columnas y estribos). Contrario a lo que sucede en
los edificios.
La localización de las articulaciones plásticas se identifican desde la fase conceptual de diseño y
se debe tener gran cuidado al diseñar dichas zonas y para asegurar que una respuesta a flexión
inelástica dúctil se alcance, es esencial que los modos de deformación, no dúctil, se inhiban,
situación que se revisa durante el diseño.
Un gran numero de los puentes dañados, debido a los efectos de los últimos sismos que se han
presentado en el mundo, han tenido el atenuante, de que se habían identificado como
potencialmente sujetos a daños o colapsos; y algunos de ellos, estaban en lista, aguardando
recursos para su refuerzo y rehabilitación. Otros fueron diseñados por reglamentos caducos y
otros tantos presentaban problemas adicionales.
Los reglamentos en los últimos años han incorporado los aprendizajes de los últimos sismos
importantes en el mundo.
Eficiencia en el Manejo de Cargas Verticales
En la búsqueda para eficientar y desarrollar las estructuras de los puentes, se ha encontrado un
sistema innovador; que aprovecha las ventajas propias de la prefabricación y presfuerzo de
elementos de concreto (claros grandes con peraltes menores, mayor calidad, durabilidad y
economía), basados en un sistema tipo Gerber, en lo que hemos llamado continuidad isostática,
con grandes ventajas: manejo de claros largos con piezas cortas, menos material y menos peso y
un diseño más óptimo de los elementos que lo conforman.
Por otra parte, la cimentación aislada por cada par de columnas, junto con la articulación entre las
trabes de apoyo y las centrales; permiten un manejo adecuado de los hundimientos diferenciales
entre marcos, aún en las peores zonas de subsuelo de la Ciudad de México.
'1

31. Trabes de Sección Cajón
La solución tipo Gerber a base de dos tipos de trabes, unas de apoyo y otras simplemente
apoyadas; permite que cada una de ellas trabaje o soporte el momento predominante, del mismo
signo; y no requiere de postensado. Estas trabes se arman con presfuerzo recto, sin desviaciones,
que encarecerían la solución. La sección cajón da además gran rigidez a torsión y resulta óptima
con losas voladas a los lados en su sección transversal.
Núcleos Sismo-resistentes
Las trabes de apoyo forman marcos en el sentido longitudinal del puente, con el par de columnas
correspondientes; y para ello se emplea una conexión de tipo monolítica; que asegura, por otra
parte, la formación de un par de marcos transversales a la dirección del puente, integrado por las
columnas y con trabes semi-prefabricadas o coladas en sitio. De esta manera se crean "núcleos
sismo-resistentes", es decir, zonas de formación de marcos longitudinales y transversales.
Conexión Trabe-Columna
La formación de los centros sismo-resistentes con trabes prefabricadas, es posible gracias a la
conexión diseñada para el caso. La trabe de apoyo con doble volado, tiene, coincidiendo con los
ejes de la columna, una caja tronco-cónica piramidal, por donde pasan los aceros tanto de la
columna (con los zuncho o estribos colocados posterior a la trabe), como los de las trabes
(longitudinales y transversales).
Distribuidor Zaragoza - Puenteros
Recientemente se ha construido en la ciudad de México un conjunto de puentes denominado
Distribuidor Zaragoza-Puenteros; estos puentes se diseñaron y se construyeron de acuerdo a la
solución estructural que nos ocupa; sin embargo, debido a características especiales se llevaron a
cabo algunos cambios respecto al proyecto estructural tipo.
La solución estructural empleada en este proyecto, consta de un sistema de dos marcos
transversales, de dos niveles, separados una distancia de 5.0 m. Los marcos se forman con dos
columnas prefabricadas pretensadas y trabes de cabezal también prefabricadas y postensadas
posteriormente con las columnas, una por nivel y por eje. Los marcos transversales están
acoplados en el sentido longitudinal, mediante una losa de concreto que va de marco a marco; y
varios puntales colocados en las trabes o cabezales, en su parte inferior. Adicionalmente a esto,
hay contraventeos metálicos cruzados, en forma de X, en ambos niveles y dos tubos metálicos
longitudinales colocados a la altura de los cabezales.

32. Entre cada sistema de dos marcos transversales, o cada centro sismo-resistente, se apoyan
simplemente trabes aligeradas prefabricadas pretensadas de sección cajón, como las utilizadas en
los puentes de un solo nivel, de longitud y número variable, según las características geométricas
y viales del tramo, pudiéndose apoyar hasta seis trabes por nivel.
Viaductos Elevados para Trenes Urbanos
En México existen ahora cuatro viaductos elevados, para trenes tipo Metro, tres se ubican en la
Ciudad de México y uno en Monterrey. Los sistemas estructurales empleados en ellos, se han ido
mejorando conforme a la experiencia
Si comparamos los sistemas estructurales a base de dovelas con los que emplean elementos
prefabricados longitudinales, se puede decir, que la construcción segmental es óptima para
cañadas, barrancas o claros mayores a 90.0 m; con peraltes importantes; pero que para el caso de
puentes de menor claro; este sistema, en comparación con el de trabes prefabricadas y
pretensadas, presenta muchísimas desventajas y resultan muy costosas y lentas de construir.
El viaducto elevado para trenes urbanos mas recientemente iniciado en nuestro país; es el que
corresponde a la Línea B del metro de la ciudad de México.
Para definir la solución estructural; se compararon varios sistemas de superestructura; llegándose
a una solución consistente en: trabes de las utilizadas en los puentes vehiculares y una
subestructura, formada con una sola columna, en voladizo; y con trabes transversales
postensadas.
Metropolitano Línea B
La superestructura está formada por una sola trabe presforzada pretensada, tanto transversal como
longitudinalmente, prefabricada, de sección cajón, a todo lo largo del tramo; de 8.2 m de ancho
superior (de extremo a extremo del ala) y 1.40 m de peralte.
La subestructura está formada por sistemas de pares de columnas, que en el sentido longitudinal,
forman marco con la trabe portante o de apoyo de la superestructura; y que en el sentido
transversal trabajan en voladizo.
Los claros principales son de 30.0 m, alternados con claros de 12.0 m. Estos últimos constituyen
el claro del marco longitudinal, en el ya mencionado sistema tipo Gerber.
El claro principal de 30.0 m, se integra con los voladizos de las trabes de apoyo o portantes
adyacentes (4.50 m cada uno, a ejes) y una trabe central que se apoya simplemente en las narices
o ménsulas de los voladizos de las trabes de apoyo; y cuya longitud es de 21.00 m a ejes de
apoyos.

33. Las estaciones, de esta línea, también elevadas, fueron diseñadas y construidas con trabes
pretensadas prefabricadas.
El análisis y el diseño de la columna aislada, en el sentido transversal se hizo cuidadosamente;
siguiendo no sólo los regalmentos más importantes del mundo sino el conocimiento de la práctica
y los resultados de las últimas investigaciones.
La filosofia del núcleo sismo-resistente, yaí mencionada, se puede aplicar para el caso de
viaductos elevados para trenes urbanos, con la misma variedad y opciones estructurales que en los
puentes vehiculares, aún usando trabes cajón más anchas. Para el caso de derechos de vías, de
trenes normales, se podrá observar en la fig. 8, algunas opciones de estructuración para los
marcos transversales.
Conclusiones
El uso de elementos longitudinales, prefabricados y pretensados, en puentes de claros cortos y
medianos, es amplio; y salvo raras excepciones, la solución más competitiva. Algunos estudios,
han demostrado, que a pesar de carecer de mantenimiento preventivo estos elementos, esta opción
ha resultado como una solución durable; y no sólo es la más económica, en estudios de ciclo de
vida, sino a corto plazo; tanto en su construcción como incluyendo su elaborado diseño. Los
nuevos reglamentos exigen de estructuraciones y sistemas novedosos, que apoyados en las
prácticas modernas de diseño de puentes, permitan construir puentes seguros, funcionales,
económicos y estéticos. Es factible, que pronto se diseñen y construyan puentes prefabricados,
pretensados, empleando nuevos materiales, como los concretos de alto desempeño, cables de
presfuerzo de Kevlar o de fibras que permitan salvar claros, más largos; y de manera más
eficiente.
El proceso de desarrollo, investigación y aplicación de este sistema estructural, empleado para
puentes; fue posible gracias a que las autoridades, en su tiempo, estuvieron muy receptivas; y
permitieron, con gran visión, la evolución de éste tipo de puentes urbanos, y que se lograse, en los
más de 500,000 metros cuadrados construidos con este sistema, costos muy bajos, obteniéndose
estructuras de gran confiabilidad tanto para cargas vivas como para sismo.
Tal fué el seguimiento de las autoridades que su participación e interés condujo a la contratación
de los principales centros de investigación del país (CENAPRED, Instituto de Ingeniería y
Fundación Barrios Sierra) para estudiar más a detalle las propuestas y el comportamiento fisico
real de algunas de las estructuras de los puentes y viaductos construidos.
Finalmente conviene mencionar, que nada de lo que se ha hecho hasta ahora, en cuanto a diseño
de puentes, y de lo que puede seguir haciéndose; es y será posible, sin la formación de un equipo
muy profesional de trabajo entre autoridades y proyectistas, dispuestos al cambio, a la evolución,
a la mejora continua y a la creación de tecnología propia. De no llevarse esto a cabo, el rezago en
nuestra ingeniería obligará al país a importar tecnología para el diseño de éste tipo de puentes.
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