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13/01/2023 1 Hector Aroquipa Velasquez ASIGNATURA: Puentes y Obras de Arte Dr. Ing. Hector AROQUIPA VELASQUEZ Lima, 2023 FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Hector Aroquipa Velasquez Hector AROQUIPA VELASQUEZ  Magister en Ingeniería Civil - Gerencia de la Construcción  Magister en Ingeniería Civil - Estructural, Sísmica y Materiales  Doctor en Ciencia Tecnología y Medio Ambiente  Doctor en Ingeniería Civil – Estructuras  Máster en Project Management  Docente Visitante de la Universidad Nacional de Altiplano Puno (pregrado y posgrado)  Docente Visitante de la Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco (posgrado)  Docente Visitante de la Universidad Privada Santamaria de Arequipa (posgrado)  Docente Visitante de la Universidad Andina Nestor Cáceres Velasquez (posgrado)  Docente Visitante de la Universidad Federico Villareal (posgrado)  Docente Visitante de la Universidad Mayor de San Simón de Cochabamaba - Bolivia (Posgrado)  Docente Visitante de la Universidad Militar Nueva Granada Bogotá Colombia (Posgrado)  Docente Visitante de la Universidad militar nueva granada - Bogotá Colombia (Posgrado) , etc. 1 2
13/01/2023 2 Hector Aroquipa Velasquez Hector AROQUIPA VELASQUEZ  Autor de textos de nivel universitario,  PONENTE en congresos nacionales e internacionales (Perú, Bolivia, Colombia, México, España, Alemania, Argentina, Costa Rica y Dubai).  Arbitro de la cámara de comercio y la producción de Puno 2010 - 2017, Miembro del Concejo superior del centro de arbitraje de Puno 2017 - 2018.  Áreas de investigación: procesos constructivos y medio ambiente, y vulnerabilidad y riesgo sísmico.  Reconocimiento por; CIP Puno, UNA Puno y PRONABEC.  Consultor con experiencia laboral en Estructuras, Puentes, Carreteras y desarrollo de proyectos.  Diplomados ley de contrataciones del estado 1017 LCE, Diplomado en SNIP y Diplomado en Ingeniería Estructural.  Experiencia Gerencial en Gobierno regional Moquegua, Banco Mundial México, empresas privadas múltiples y actualmente, Gerente de Línea de SENCICO  Impulsor de la metodología BIM y VDC en SENCICO  Miembro del Comité BIM Perú  Miembro del PMI Hector Aroquipa Velasquez Pensamiento para la Industria de la construcción Desarrollo de múltiples alternativas de solución con el propósito de optimizar recursos 3 4
13/01/2023 3 Hector Aroquipa Velasquez Silabo Hector Aroquipa Velasquez UNIDAD I Tipos de puentes, fuerzas actuantes y análisis estructural 5 6
13/01/2023 4 Hector Aroquipa Velasquez Nociones básicas Sesión N°1 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación Tipos de puentes Componentes de los puentes Materiales 7 8
13/01/2023 5 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación ¿Que es un Puente ? Hector Aroquipa Velasquez 9 10
13/01/2023 6 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación 1. Introducción • Los puentes son estructuras que se han construido a lo largo del tiempo para la circulación de personas, transporte de mercancía y traslado de insumos de un sitio a otro, entre otros, generándose pasos vehiculares y vías férreas que han servido para superar diferentes obstáculos naturales tales como ríos y lagos o incluso atravesar zonas pobladas. • En la figura se puede observar un puente construido con la finalidad de superar una barrera natural. Figura 1.1. Puente de Chiapas-Mexico. Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación 1. Introducción • Por su parte, en la figura se observa un puente cuya función principal consiste en superar un obstáculo superficial, en este caso una autopista. Figura 1.2. Puente de la calle Sheikh Zayed. Dubai. 11 12
13/01/2023 7 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación Tipos de puentes  Los puentes se pueden clasificar por:  Tipología estructural: culvert, vigas, cercha, arco, pórtico, atirantado and colgante.  Material estructural: roca, concreto, acero, madera, FRP.  Cargas vivas: carretera, ferrocarril (metro, tranvía, o trenes), peatonal and agua (acueducto)  Su relación con el obstáculo: viaducto/puente, paso superior y paso inferior.  Se acostumbra llamar viaducto al paso sobre una hondonada y al puente al paso sobre un curso de agua. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Culverts Los culverts son estructuras pequeñas que se encuentran bajo terraplenes, carreteras o ferrocarriles. Son usadas para conducir el agua de escorrentía superficial, drenes y alcantarillas, permitir el paso de vías locales o peatonales asi como para el paso de ganado, o como un túnel para redes de servicios públicos. 13 14
13/01/2023 8 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Culverts Box culverts de concreto reforzado son pórticos rectangulares cerrados, los cuales son comúnmente usado en luces pequeñas. Los Box culverts pueden ser mono-celda o multi-celda, con luces entre 1 y 10 m. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas simplemente apoyadas • Cimentación y pilas • Apoyos elastoméricos • Vigas • Tablero en losa de concreto 15 16
13/01/2023 9 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas 17 18
13/01/2023 10 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas simplemente apoyadas Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas 19 20
13/01/2023 11 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas simplemente apoyadas Vigas cajón •Vigas de varios cajónes •Vigas de un Cajón Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas simplemente apoyadas Viga cajón metálica Viga cajón metálica múltiple Vigas I metálicas 21 22
13/01/2023 12 Hector Aroquipa Velasquez Principles for designing bridges Structural types Girders Pont de Besalú Puentes AVE sobre el río Anguera, Montblanc (España) PEDELTA Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puente Tipología estructural Vigas 23 24
13/01/2023 13 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas continuas Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas continuas 25 26
13/01/2023 14 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas continuas Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas continuas 27 28
13/01/2023 15 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Puentes de losa-aligerada Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puente Tipología estructural Puentes de losa-aligerada 29 30
13/01/2023 16 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Puentes de losa-aligerada Puente Portachuelo (Colombia) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Celosias 31 32
13/01/2023 17 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Cerchas Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Cerchas 33 34
13/01/2023 18 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Cerchas Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Pórticos 35 36
13/01/2023 19 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puente Tipología estructural Pórticos Puente La Gazapa (Colombia) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Porticos Puente La Gazapa (Colombia) Envolvente de momento flector debido a cargas vivas 37 38
13/01/2023 20 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes en Arco Características Generales Los puentes en arco de piedra poseen mas de 2000 años de antigüedad con orígenes inciertos en Asia y que alcanza con los romanos su mayor desarrollo, convirtiéndose a lo largo de los siguientes ciclos en la forma de resolver el cruce de calzadas y caminos. Los principales elementos de un puente en arco son:  El arco en piedra conformado por dovelas talladas a mano.  La calzada  El relleno entre el la calzada y el arco y que constituye el elemento transmisor de carga.  Los tímpanos laterales que sirven como muros de contención del relleno. Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes en Arco Arcos en piedra En general la construcción de los arcos siguió una serie de reglas empíricas basadas en el ensayo y error acumulado durante siglos, las preguntas que se hacían nuestros antepasados eran: • Cual debe ser el espesor del arco en función de la luz ? • El material debe ser Piedra o ladrillo ? • Cual debe ser la curva del intradós, semicircular formada por uno o tres círculos?, elíptica ?, segmento circular ? • Cual debe ser la relación entre la flecha y la luz? • Uso debe ser el espesor de las pilas y estribos? • Como se debe cimentar el puente si se encuentra en un río? 39 40
13/01/2023 21 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Arches Relaciones geometricas tipicas en puentes Romanos L/P = 1 to 1/4 f/L = 1/2 to 1/5 (Alconetar) D/L=1/8 to 1/18 L= 12 ft (4m) to 125 ft (38 m) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento Caracteristicas generales La otra variable importante en los puentes en arco es las dimensiones de la Pila en relación con el Vano y la altura de la misma y cuyo ancho en general estaba condicionado por los empujes asimétricos que se generaban en construcción al no construir los arcos de manera simultanea, las recomendaciones de construcción ligaban el ancho de la pila (A) a la altura de la misma (H) y a la luz del arco (L): A=H/4 (el ancho debía ser mínimo un cuarto de la altura de la pila) A/L>=4 (la relación entre el ancho de la pila y la luz del arco deba estar entre 4 y 6) A/L<=6 41 42
13/01/2023 22 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento Caracteristicas generales Las cimentaciones de los arcos si no estaban apoyadas en roca en general eran piloteadas y constituían el punto débil de los puentes arco dado que muchos puentes colapsaban en construcción o servicio por socavación de las cimentaciones. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Arcos 43 44
13/01/2023 23 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Arcos Línea de empuje El mecanismo de colapso se alcanza con 4 rotulas (5 en caso de simetría). Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes en arco Medievales Características Generales Otras formas se han usado: Circulares, carpaneles (formados por tres arcos o mas arcos de circunferencias consecutivas) y apuntados. Se usaban arcos esbeltos Ancho de pila/Luz= 1/4 to 1/5 Flecha del arco/Luz= 1/15-1/30 (Romano) 1/30-1/35 (Gótico) 45 46
13/01/2023 24 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes en arco Medievales Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Romanos Arcos Puente Alcántara (España) 2o Siglo DC 47 48
13/01/2023 25 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Romanos Arcos Puente Alcántara (España) 2o Siglo DC Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Romanos Arcos Puente Sant´Angelo en Rome, 2o Siglo DC 49 50
13/01/2023 26 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes en arco Medievales Puentes Medievales La perfección de los puentes Romanos no se superó en la edad media pero ello no quiere decir que los puentes construidos en éste periodo sean inferiores a los romanos. Predominaron los estilos arquitectonicos. En este periodo se ajusto el tamańo de las pilas hasta en 1/6.5 como en el puente del diablo en Martorell. Crecio la esbeltez de los arcos, es decir el canto de las dovelas (1/15 a 1/30) Puentes de arco apuntado Heredero de los arcos Iraníes, conformado por dos arcos con punto de tangencia en el centro del vano. En el caso de los puentes apuntados la relación flecha/luz varia entre 1.6 y 1.7. Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes en arco Medievales En la edad media se construyeron arcos de todo tipo Medio Punto, apuntados y rebajados, sin embargo los grandes arcos franceses y españoles son apuntados. Herencia directa del gótico También se acostumbraba a combinar los arcos de medio punto con los apuntados en una misma estructura. O Arcos de medio punto con arcos rebajados. 51 52
13/01/2023 27 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Arches Pont de Besalú (España) Siglo XII Tipología estructural. Puentes Medievales Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Puente apuntado de Limoges Tipología estructural. Puentes Medievales 53 54
13/01/2023 28 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puente Pont del Diable, Martorell (España) Siglo XIII, Luz = 37 m (122 ft) Tipología estructural. Puentes Medievales Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Bridge at Avignon (Francia) Siglo XIV, Luz =34 m (112 ft) Tipología estructural. Puentes Medievales 55 56
13/01/2023 29 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Medievales Ponte Vecchio, Florencia (Italia) Siglo XIV, altura-luz=1/7 Luz = 30 m (99 ft) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Caracteristicas generales Uso de elementos arquitectónicos clásicos (Romanos y Griegos). Evolución de técnicas y procesos constructivos (cimentaciones) Mejor mano de obra. Relaciones geométricas intermedias entre puentes Romanos y Medievales. Muchos constructores de puentes fueron arquitectos que incorporaron tratamientos arquitectónicos a los elementos estructurales (Puentes con dos o tres circulos). Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento 57 58
13/01/2023 30 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes en Arco Tipología estructural. Puentes en el Renacimie Arcos en piedra (Autores) Alberti (1492) Palladio (1570) Recopiló las reglas empleadas por los Romanos en la construcción de arcos en piedra Relación Luz Vano/Espesor Arco C=L/10 >= 300mm donde C es el espesor del arco L es la luz libre del arco Perronet (1794) Lesguiller C=0.325+0.0325*L C=0.10+0.20*(L)^0.50 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes en Arco Tipología estructural. Puentes en el Renacimi Arcos en piedra (Autores) Espesor del arco en función del vano (No depende del material ni de la relación flecha/luz variables que hoy sabemos son fundamentales para entender el comportamiento de los arcos) (m) C (mm) 59 60
13/01/2023 31 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento Puentes de segmento semicircular Se trata de un arco con directriz circular y un ángulo central menor a 180 grados, entre los puentes en arco de directriz con segmento circular sobresale el puente de Vecchio localizado en Florencia Italia. Tienen mayor participación la componente flexional que un arco de medio punto y son mucho más hermosos. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento Ponte Rialto, Venicia (Italia) Siglo XIV, Luz = 27.5 m (91 ft) 61 62
13/01/2023 32 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento Ponte da Trinitta, Florencia (Italia) Siglo XIV, altura-luz=1/6 Luz = 29m (96 ft) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento Pont Neuf (Nuevo) en Paris, 1578 63 64
13/01/2023 33 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Pont de la Concorde, Paris (Francia) Siglo XVIII, Luz = 27.5 m (91 ft) Tipología estructural.Arcos de Roca siglos18th y 19th Hector Aroquipa Velasquez Arcos Puente Garibaldi en Roma, Siglo 19 DC Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos de Roca siglos18 y 19 65 66
13/01/2023 34 Hector Aroquipa Velasquez Puente Salginatobel (Suiza), 1930 Luz central 90 m (295 ft) Robert Maillart Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos Hector Aroquipa Velasquez Puente Plougastel (Francia), 1930 Luz central 188 m (617 ft) Eugène Freyssinet Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos 67 68
13/01/2023 35 Hector Aroquipa Velasquez Arcos • Arco verdadero •Arco de paso a través con cimentación bajo el tablero (Half-Through arch) •Arco atirantado (Tied/Through arch) Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes metálicos Iniciaron a finales del siglo XVIII Hierro colado = El hierro fundido, más conocido como fundición gris es un tipo de aleación conocida como fundición, cuyo tipo más común es el conocido como hierro fundido gris. El hierro gris es uno de los materiales ferrosos más empleados y su nombre se debe a la apariencia de su superficie al romperse 69 70
13/01/2023 36 Hector Aroquipa Velasquez Puente Coolbrokdale (UK), 1779 Luz principal 30.5 m (277.7 ft) A. Darby III Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Primer puente en hierro Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Puente Sunderland (UK), 1796 Luz principal 72 m R. Burton Tipología estructural. 71 72
13/01/2023 37 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Puente Southwark (UK), 1796 Luz principal 73 m J. Rennie Tipología estructural. Hector Aroquipa Velasquez Puente Craigalachie (Escocia), 1814 Luz principal 46 m T . Telford Principios del diseño de puentes Tipología estructural. 73 74
13/01/2023 38 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes metálicos Hierro forjado = (o hierro dulce) es un material de hierro que posee la propiedad de poder ser forjado y martillado cuando esta muy caliente (al rojo) y que se endurece enfriándose rápidamente. Funde a temperatura mayor de 1500 °C, es poco tenaz y puede soldarse mediante forja. Hector Aroquipa Velasquez Maria Pia en Porto (Portugal), 1877 Luz = 160 m (525ft) T . Seyrig – G. Eiffel Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos 75 76
13/01/2023 39 Hector Aroquipa Velasquez St. Louis Bridge (US), 1874 Luz central = 158.5 m (520 ft) James B. Eads Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos Hector Aroquipa Velasquez Arcos Pont d’Austerlitz en Paris, 1904 por L. Biette Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos 77 78
13/01/2023 40 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Arcos de grandes luces Sidney Harbour Bridge (Australia), 1932 Luz central = 550 m (1,804 ft) Freeman Fox & Partners Hector Aroquipa Velasquez Arcos Puente La Barqueta en Seville, 1992 por J. Arenas Principios del diseño de puente Tipología estructural.Arcos 79 80
13/01/2023 41 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Lupu Bridge at Shanghai (China), 2003 Luz central = 550 m (1,804 ft) Tipología estructural.Arcos Hector Aroquipa Velasquez Arcos Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos 81 82
13/01/2023 42 Hector Aroquipa Velasquez Arcos Modelo 3D Momentos flectores Fuerza axial Deformación Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Puente de Menai (Gales), 1826 Luz principal 177 m T . Telford Tipología estructural. Telford utiliza Hierro Forjado 83 84
13/01/2023 43 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes metálicos Los puentes de hierro y el ferrocarril dominaron el desarrollo en infraestructura durante la primera mitad del siglo XIX. Ingenieros destacados en este periodo: George Stephenson (1781-1848) Robert Stephenson (1803-1859) Isambard Kingdom Brunel (1806-1859) Hector Aroquipa Velasquez Puente Britannia (UK), 1850 Puente ferroviario Luces principales de 140 m Luces laterales de 70 m 10400 kg/m R. Stephenson Principios del diseño de puentes Tipología estructural. 85 86
13/01/2023 44 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Puente Saltash (UK), 1859 Puente ferroviario Luces principales de 139 m 7000 kg/m I. Brunel Tipología estructural. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puente Tipología estructural. 87 88
13/01/2023 45 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Puente Rouzat (Francia), 1869 Puente ferroviario Luces de 60 m Pilares de 66 m G. Eiffel G. Eiffel desarrolló el sistema constructivo de lanzamiento de puentes Tipología estructural. Primeros pilares en hierro Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Primeros pilares en hierro G. Eiffel desarrolló el sistema constructivo de lanzamiento de puentes 89 90
13/01/2023 46 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puente de Garabit (Francia), 1884 Puente ferroviario Luz principal = 165 m Longitud total = 565 m Altura máxima = 122 m G. Eiffel Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. 91 92
13/01/2023 47 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes metálicos Puentes metálicos a finales del siglo XIX Se destacan: John Augusto Roebling (1806-1869) e hijo, por la estética de sus creaciones y sus puentes colgantes icónicos. Roebling padre estudio en Alemania y en 1831 migró a USA donde inicio sus trabajos con hierro al fundar una fabrica de cables para halar botes. James Buchanan Eads (1820-1889) Hector Aroquipa Velasquez Puente de San Luis (USA), 1874 Luz arco = 159 m Luces 50% mayores a los arcos europeos Primer puente en Acero del mundo J. B. Eads (única obra) Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Primer puente de acero 93 94
13/01/2023 48 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puente de Brooklin (USA), 1883 Luz principal = 486 m Longitud total = 1825 m Record de luz más larga hasta 1889 J. A. y W. Roebling Hector Aroquipa Velasquez Puente Firth of Forth (Escocia), 1889 Luz principal = 522 m Longitud total = 1626 m Altura del arco = 104 m Destronó el puente de Brooklyn en luz más alta Única obra de Benjamin Baker Fowler & Baker Principios del diseño de puentes Tipología estructural. 95 96
13/01/2023 49 Hector Aroquipa Velasquez Puente Firth of Forth (Escocia), 1889 Luz principal = 522 m Longitud total = 1626 m Altura del arco = 104 m Destronó el puente de Brooklyn en luz más alta Única obra de Benjamin Baker Fowler & Baker Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puente Firth of Forth (Escocia), 1889 Concepto estructural 97 98
13/01/2023 50 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puente Firth of Forth (Escocia), 1889 Construcción de voladizos Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puente Firth of Forth (Escocia), 1889 Construcción de voladizos 99 100
13/01/2023 51 Hector Aroquipa Velasquez Puente Queensboro (USA), 1909 Luz principal = 360 m Longitud total = 1135 m G. Lindenthal Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Siglo XX Hector Aroquipa Velasquez Puente George Washington (USA), 1931 Longitud total = 1106 m O. Ammann Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Siglo XX 101 102
13/01/2023 52 Hector Aroquipa Velasquez Puente Golden Gate (USA), 1937 Luz principal = 1280 m J. Strauss Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Siglo XX Hector Aroquipa Velasquez Puentes colgantes Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes colgantes 103 104
13/01/2023 53 Hector Aroquipa Velasquez Puentes colgantes Cables sujetos a la acción de peso propio describen una curva tipo catenaria. Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes colgantes Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes colgantes Menai Strait Bridge (UK), 1826 Luz central = 176 m (277.7 ft) Thomas Telford 105 106
13/01/2023 54 Hector Aroquipa Velasquez Puentes colgantes Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes colgantes Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes colgantes Manhattan Bridge en New York, 1909 Luz central = 448 m (1,470 ft) Leon Moisseiff 107 108
13/01/2023 55 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes colgantes Asashi Kaikyo Bridge (Japón), 1998 Luz principal = 1991 m (6532 ft) Honsu-Shikoku Bridge Construction Corp. Hector Aroquipa Velasquez PuentesAtirantados Principios del diseño de puentes Tipología estructural. PuentesAtirantados 109 110
13/01/2023 56 Hector Aroquipa Velasquez PuentesAtirantados Luz lateral: 0.25 a 0.40 veces la luz central(L) Altura de pilares: L/4 Canto del tablero: L/80-L/400 (canto constante) Principios del diseño de puentes Tipología estructural. PuentesAtirantados Hector Aroquipa Velasquez Comportamiento estructural de un puente atirantado típico de 3 luces. M. Virlogeux PuentesAtirantados Principios del diseño de puentes Tipología estructural. PuentesAtirantados 111 112
13/01/2023 57 Hector Aroquipa Velasquez Diagrama de momentos flectores por cargas permanentes PuentesAtirantados Principios del diseño de puentes Tipología estructural. PuentesAtirantados Hector Aroquipa Velasquez Diagrama de momentos flectores por carga viva en la 2a luz PuentesAtirantados Principios del diseño de puentes Tipología estructural. PuentesAtirantados 113 114
13/01/2023 58 Hector Aroquipa Velasquez Puentes Extradosados Luz lateral: 0.45 a 0.60 veces la luz central(L) Altura de pilares: L/10 a L/12 Canto del tablero: L/35 a L/70 (canto variable) L/50 (canto constante) Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Extradosados Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Extradosados Sunniberg Bridge (Switzerland), 1998 Luz central = 140 m (459 ft) C. Menn 115 116
13/01/2023 59 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Extradosados Ibi River Viaduct (Japan), 2001 Luz central = 270 m (885 ft) A. Kasuga Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes extradosados Trillizos en La Paz (Bolivia), 2010 Luz central = 113 m (372 ft) PEDELTA 117 118
13/01/2023 60 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipos de puentes Componentes de los puentes Materiales Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Superestructura: Es la parte del puente que soporta el tráfico. Incluye tablero, losa, vigas, cerchas, etc. Subestructura: Es la parte del puente que soporta la superestructura y transfiere todas las cargas del puente a la fundación. Incluye apoyos, pilas, estribos y cimentación. 119 120
13/01/2023 61 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puente Componentes de los puentes Tablero Superestructura Estribo (parte de la subestructura) Pila (parte de la subestructura) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes 121 122
13/01/2023 62 Hector Aroquipa Velasquez Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Superestructura Subestructura Longitud de luz 123 124
13/01/2023 63 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Box Culvert Aleta Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Barrera Estribo Tablero (Losa) Pila 125 126
13/01/2023 64 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Tablero Pila integrada Estribo Baranda peatonal Aleta Protección de talud Viga de canto variable Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes. Estribos 127 128
13/01/2023 65 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Tablero tipo losa Voladizo Apoyo Columna Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Apoyo Voladizo Columna 129 130
13/01/2023 66 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Rigidizadores Longitudinales (Longitudinal stiffeners) Diafragma transversal (Transverse diaphragm) Patín inferior (Bottom flange) Rigidizadores (Stiffeners) Patín superior Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Pilón (Pylon) Cables (Cable-Stays) Asiento de cables (Saddle) Viga (Girder) Pila (Pier) Estribos – Contrapeso (Abutment – Counterweight) Cables de anclaje (Back-Stays) 131 132
13/01/2023 67 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Cercha (Truss Girder) Dado (Pile cap) Asiento (Saddle) Pilón (Pylon) Cable principal (Main Cable) Estribo – contrapeso (Abutment – Counterweight) Pendolas (Suspenders) Sistema de rigidización (Bracing system) Galibo vertical (Vertical clearance) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Barrera (Parapet) Arco (Arch) Estribo (Abutment) 133 134
13/01/2023 68 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes 135 136
13/01/2023 69 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipos de puentes Componentes de los puentes Materiales Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales Los materiales estructurales típicos usados en la construcción de puentes son: • Concreto (Simple, Concreto reforzado y concreto Pre- tensado/Post-tensado) • Barra de acero como refuerzo • Acero de pre-esfuerzo o cables de tirantes (barras, torones) • Acero estructural para placas, perfiles, pernos, etc. Otros materiales • Aluminio • Acero inoxidable • FRP 137 138
13/01/2023 70 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales Acero Es una aleación de hierro con un bajo contenido de carbón. El acero es usado en puentes, por ejemplo, en perfiles y placas. Su comportamiento es Elásto-Plástico. Grados comunes de Acero (ASTM A572) son 42, 50, 55, 60 and 65 (Alta resistencia). Grad o del acero Max espesor Carbón Max Fosforo Max Fosforo Max Sulfuro Max Punto de fluencia Min [ksi] Punto de fluencia Min ksi [MPa] Resiste ncia a la tensión [ksi] Resistencia a la tensión [MPa] A57 2 42 6" 0.21 % 1.35 % 0.04 % 0.05 % 42 [290] 60 ksi [415] A57 2 50 4" 0.23 % 1.35 % 0.04 % 0.05 % 50 [345] 65 ksi [450] Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO 139 140
13/01/2023 71 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales STEEL 141 142
13/01/2023 72 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales CONCRETO Es un material estructural compuesto que generalmente consiste en una mezcla de agregados petreos, cemento y agua. Tiene un excelente comportamiento a la compresión, pero es debil a tensión. Los tipos estan relacionados la resistencia a la compresión (3500 to 8800 psi, 20 to 60 MPa). Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales CONCRETO Curva Esfuerzo-Deformación 143 144
13/01/2023 73 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACORTAMIENTO ELÁSTICO DEL CONCRETO Durante la exposición del concreto a la atmosfera, se pierda una fracción del agua original, causando acortamiento. La mangnitud del acordamiento varia dependiente la humedad, tamaño del elemento y cantidad de refuerzo no pre-esforzado. Valoes comunes de deformación por acortamiento elástico son: 0.0002 to 0.0004. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales CREEP El Creep es un fenómeno en el cual se presenta un incremento de la deformación del concreto ante cargas constantes. La cantidad de deformación depende de la edad del concreto ante la carga, nivel de esfuerzos, húmedad relativa, tamaño del elemento y refuerzo. Deformaciones por Creep varían entre 1.5 a 2.5 veces la deformación por acortamiento elástico. 145 146
13/01/2023 74 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO como refuerzo del concreto (Baras) Las barras de acero se ubican en el concreto para proveer resistencia a la tensión. La forma más común para denominas las barras es en función del diámetro en fracciones de ⅛ de pulgada, por ejemplo: #8 = 8⁄8 pulgadas = 1 pulgada de diámetro. Tamaños US: 3,4,5,6,7,8, 9,10,11,12,14 y 18 El grado de denominación es igual al mínimo esfuerzo de fluencia de la barra en ksi. Barras de refuerzo son fabricadas comúnmente en grados 40, 60, and 75. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO DE PREESFUERZO Usualmente son hebras de siete alambres (0.5 or 0.6 in. diameter) o barras, llamados torones. Una de las hebras se ubica recta en el centro y esta forrada por las restantes seis en un patron heliptico. Dos tipos: “baja relajación” o “relajación normal”. Dos grados 250 (fu=250,000 psi 1700 MPa) or 270 (fu=270,000 psi 1900 MPa). 147 148
13/01/2023 75 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO DE PREESFUERZO. Curva Esfuerzo-Deformación Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales RELAJACIÓN DE ACERO DE PREESFUERZO La relajación es una reducción del esfuerzo del cable de acero de pre-esfuerzo en el tiempo. 149 150
13/01/2023 76 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales FRP Fibre-reinforced plastic (FRP) (tambien fibre-reinforced polymer) es un material compuesto hecho de: fibra (refuerzo) y resina (matriz polimerica) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales FRP. Pultruded profiles and plates 151 152
13/01/2023 77 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales FRP. Pultruded profiles and plates Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales FRP. Pultruded profiles and plates 1 153 154
13/01/2023 78 Hector Aroquipa Velasquez Puente GFRP Pedestrian en Lleida (España), 2003 Luz Central =38 m (125ft) PEDELTA Principios del diseño de puentes Materiales Hector Aroquipa Velasquez GFRP Bridge at Klipphausen (Alemania), 2008 Principios del diseño de puentes Materiales 155 156
13/01/2023 79 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO INOXIDABLE • Acero inoxidable.Aleación de acero con al menor 11% de Cr y otros componentes como Ni, Mo, N, etc. • Alta resistencia, excelente comportamiento ante fatiga y ductilidad. • Gran resistencia a la corrosión. • Un amplio rango de grados de aceros inoxidables esta disponible según la aplicación (hay más de 100 tipos diferentes comúnmente utilizados). Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO INOXIDABLE Acero inoxidable duplex 157 158
13/01/2023 80 Hector Aroquipa Velasquez Puente Menorca (Acero inoxidable) (España), 2004 Luz central = 45 m (148 ft) PEDELTA Principios del diseño de puentes Materiales Puente SANT FRUITÓS (Acero inoxidable) (España) PEDELTA 159 160
13/01/2023 81 Hector Aroquipa Velasquez Puente peatonal en GFRP y acero inoxidable en Zumaia (España), 2009 Luz central = 28 m (92 ft) PEDELTA Principios del diseño de puentes Materiales Hector Aroquipa Velasquez Puente peatonal en GFRP y acero inoxidable en Vilafant (España), 2011 Luz central = 45 m PEDELTA Principios del diseño de puentes Materiales 161 162
13/01/2023 82 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Experiencia Colombiana Puentes precolombinos Los puentes desarrollados por los Incas, y que hasta la actualidad aún son usados por algunos pueblos indígenas de la región, fueron de varios tipos de donde se destacan: 1Troncos de árboles, que se usaron cuando la distancia entre cada margen lo permitía. 2 los puentes de “criznejas“. Llegaron a tener 50 m de luz. El material empleado dependía de lo que se hallaba en la región, incluidas la fibras de magüey si no había ramas de árboles flexibles y duros”. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana Puente de criznejas 163 164
13/01/2023 83 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Experiencia Colombiana Puentes precolombinos – Tribus indígenas Tribu Tairona: Puentes monolíticos = Tallados en piedra Puentes compuestos = Consisten en varias lajas planas puestas una después de la otra y que descansan sobre piedras verticales clavadas en el cauce del río. Para luces considerables (más de 30 m) se construyeron un tipo de puentes colgantes utilizando bejucos y madera en una especie de puente colgante apoyado en grandes árboles en las orillas opuestas Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Experiencia Colombiana Puentes de la colonia Puente San miguel: Primer puente construido en Santafé de Bogotá en el año 1551. Puente en madera. Puente de Boyacá: Es una pequeña estructura en arco construida a principios del siglo XVIII en la vía Bogotá- Tunja y atravesada por el río Teatinos. 165 166
13/01/2023 84 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana Puente de Boyacá Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana Puente el común 167 168
13/01/2023 85 Hector Aroquipa Velasquez Puente Navarro (1899) Monumento nacional desde 1994 San Francisco Bridge Company Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Puente de Occidente (1895) Luz = 280m Ancho = 3m Monumento nacional desde 1978 José Maria Villa Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX 169 170
13/01/2023 86 Hector Aroquipa Velasquez Puente Luis Ignacio Andrade (1952) Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Puente Luis Ignacio Andrade (1952) Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Ubicación: Vía Honda- Villeta - TobiaGrande - Bogotá Fecha: 1952 Obstáculo: Río Magdalena Longitud: 260 m Tipología: Colgante Material Acero (cerchas) - Concreto (vigaspostensadas) Costo Aproximado: $1.100 millonesde pesos 171 172
13/01/2023 87 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Experiencia Colombiana Puentes pre-esforzados Prefabricados S.A. esforzado en 1952 trajó el sistema suizo de pre- para hacer viguetas, entrepisos, cubiertas en concreto y pos-tensado en puentes. Pacadar: Profesor Enrique García Reyes constituyó junto a otras empresas nacionales e internacionales la empresa “Piezas Armadas con Acero de Altísima Resistencia” (Pacadar). En 1956 produjo las primeras viguetas pre-tensadas. Hector Aroquipa Velasquez Esquema primeros puentes pretensados en Colombia Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX 173 174
13/01/2023 88 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Experiencia Colombiana Puentes pre-esforzados Puente Santa Rosita (1956) = Primer puente pos- tensado en Colombia. Diseñado por el ingeniero Medardo Castro. Firma Ingeniería de puentes (Serrano Gómez y Cía. y Restrepo y Uribe y Cía.) = Fue pionera en construcción de puentes pos-tensados, de los que destacan La Barra en la costa atlántica, el puente sobre el vertedero de la represa del Sisga, puentes en Av. 68 x calle 26, Av. 68 x Av. 19, numerosos puentes en las carreras 5, 7, 10 y 13. Se utilizaban alambres como acero de pre-esfuerzo. Hector Aroquipa Velasquez Puente sobre el vertedero de la represa del Sisga (1958) Luz = 47 m Ancho = 9.3 m 4 vigas de 2.5m de alto Firma: Ingeniería de Puentes Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX 175 176
13/01/2023 89 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Experiencia Colombiana Puentes pre-esforzados Pretensados de Colombia S.A. (1962) = Firma de prefabricados que actualiza la practica en concreto pre- tensado en el país: • Pre-tensado no lineal. • Vigas T y TT. • Tensado con torones en lugar de alambres. Estructuras pretensadas Ltda. = construyó numerosos puentes en Bogotá en la alcandía de Virgilio Bardo Vargas a finales de los años 70‘s. Hector Aroquipa Velasquez Puente calle 100 con Cra. 7 (1968) Utilizan apoyos elastoméricos de Escobar y Martinez Ltda. Estructuras pretensadas Ltda. Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX 177 178
13/01/2023 90 Hector Aroquipa Velasquez Puente Laureano Gomez (1974) O Puente Pumarejo Ricardo Morandi Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Ubicación: a24Km de laedsembocaduradel Río Magdalena Fecha: 1973 - 1974 Obstáculo: Río Magdalena Longitud: 1499 m Tipología: Atirantado - Voladizos Sucesivos Material Concreto (Postensado) Costo Aproximado: $ 143.200.000 179 180
13/01/2023 91 Hector Aroquipa Velasquez Puente Laureano Gomez (1974) Tramos de aproximación en vigas portensadas. Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Puente Laureano Gomez (1974) Construcción de pilas 181 182
13/01/2023 92 Hector Aroquipa Velasquez Puente Laureano Gomez (1974) Contrucción Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Puente Laureano Gomez (1974) Construcción Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX 183 184
13/01/2023 93 Hector Aroquipa Velasquez Puente Laureano Gomez (1974) Rehabilitación tirantes (2006) Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Puente Laureano Gomez (1974) Rehabilitación pilas (2006) Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX 185 186
13/01/2023 94 Hector Aroquipa Velasquez Puente Juanambu (1976) Vía Pasto-Popayán Primer Puente en voladizos Sucesivos Premio Nacional de Ingeniería 1977 Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Intersección Puente Aranda (1980) T. Y . Lin Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Reforzado en el 2010 por Pedelta 187 188
13/01/2023 95 Hector Aroquipa Velasquez Puente Cesar Gaviria Trujillo (1997) Luz central= 211 m Longitud total atirantado = 404 m Integral S.A. Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Intercambiador vial de Peldar (2003) Pedelta Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XXI 189 190
13/01/2023 96 Hector Aroquipa Velasquez Intercambiador vial de Peldar (2003) Pedelta Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XXI Ubicación: Autop Sur - Las Vegas- Cll 37 sur (Envigado - Antioquia) Fecha: 2001-2003 Obstáculo: Cll 37 sur (Envigado) Longitud: 240 m Tipología: Atirantado Material Concreto (Postensado) Costo Aproximado: $ 24.000 millonesde pesos Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XXI Ubicación: Barrancabermeja(Stder) - Yondó (Antioquia) Fecha: 2005 - 2006 Obstáculo: Río Magdalena Longitud: 917 m Tipología: VoladizosSucesivos Material Concreto (Postensado) Costo Aproximado: $44,555 millonesde pesos. Puente Guillermo Gaviria Correa (2006) Dario Farias 191 192
13/01/2023 97 Hector Aroquipa Velasquez Puente Portachuelo (2009) Pedelta Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XXI Hector Aroquipa Velasquez Puente Portachuelo (2009) Pedelta Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XXI Ubicación: VíaCapellanía- B ogotá Fecha: 2009 Obstáculo: VíaFérrea Longitud: 339 m - 364 m Tipología: Vano aVano (Losa Aligerada) Material Concreto (Postensado) Costo Aproximado: $7.500 millonesde pesos 193 194
13/01/2023 98 Hector Aroquipa Velasquez Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación 1. Introducción • Los puentes son estructuras que se han construido a lo largo del tiempo para la circulación de personas, transporte de mercancía y traslado de insumos de un sitio a otro, entre otros, generándose pasos vehiculares y vías férreas que han servido para superar diferentes obstáculos naturales tales como ríos y lagos o incluso atravesar zonas pobladas. • En la figura se puede observar un puente construido con la finalidad de superar una barrera natural. Figura 1.1. Puente de Chiapas-Mexico. 195 196
13/01/2023 99 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación 1. Introducción • Por su parte, en la figura se observa un puente cuya función principal consiste en superar un obstáculo superficial, en este caso una autopista. Figura 1.2. Puente de la calle Sheikh Zayed. Dubai. Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación 2. Historia y Evolución de los puentes • La influencia de siglos pasados en el diseño de puentes indica que, para entender mejor las tendencias actuales, se debe conocer la evolución de la ingeniería de puentes, teniendo en cuenta factores como los materiales empleados, la cultura de la sociedad y la transferencia de patrimonio. • El origen de los puentes se ubica en la prehistoria, los primeros puentes se realizaron con elementos naturales simples, por ejemplo, los primeros humanos podían dejar caer un tronco de árbol sobre un rio creando una especie de puente, de forma tal que se pudiese superar el obstáculo que impedía su paso. • La estructura de puente más antigua que se ha construido a lo largo de la historia de la humanidad, se remonta a la época de la civilización de Babilonia, en donde se ordenó la construcción de un puente sobre el rio Eúfrates para unir los barrios de la cuidad de Babilonia. Dicho puente tenía una longitud superior a 900 m y contaba con 100 pilares de piedra que sostenían una plataforma. Figura 2.1. Clam Bridge, Ingleterra. 197 198
13/01/2023 100 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación 2. Historia y Evolución de los puentes • Con el paso del tiempo, el hombre ha puesto a prueba su ingenio, para poder construir obras en donde no solamente pueda utilizar los materiales que le brinda la naturaleza. • En la siguiente figura se muestra el Clam Bridge, el cual es uno de los puentes más particulares y bellos del mundo, no tanto por su arquitectura, la cual es muy simple, sino por sus raíces con el pasado. Se encuentra ubicado en Wycoller, un poblado de Lancashire Inglaterra, su origen data de hace aproximadamente 10.000 años. Hector Aroquipa Velasquez El puente Arkadiko, uno de los más antiguos de Europa, se encuentra en Grecia. Crédito: Flausa123 / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0 Triple puente de Kalogeriko, tkachuk / Getty Images/iStockphoto 199 200
13/01/2023 101 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación El Puente Rialto es el puente más antiguo de los cuatro puentes que cruzan el Gran canal de Venecia, fue construido entre 1588 y 1591 para sustituir al anterior puente de madera, ya que éste se había derrumbado en dos ocasiones y se había quemado una vez. Su estructura consiste en dos rampas inclinadas unidas por un pórtico central, y se encuentra apoyado en 600 pilotes de madera. Este puente rompe con la tradición arquitectónica de construir puentes de estilo romano. Figura 2.2. Puente Rialto (Venecia, Italia) Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación • Por otra parte en los años 1578 y 1604 se construyó el Puente Neuf, considerado el puente más antiguo de París, y en la ciudad de Ispahán ubicada en Irán se construyó un puente extraordinario constituido por 18 bóvedas alrededor del año 1667. • Hasta el siglo XVII los puentes se construyeron mediante técnicas de construcción que se comparaban y evaluaban a través del tiempo, pero no con técnicas basadas en un enfoque teórico. Fue a partir de este siglo que comenzaron a realizarse las primeras aproximaciones desde el punto de vista de cálculo. • Puede decirse que es a partir del XVIII en que se revive el arte de construir puentes en Europa, especialmente en Francia. En las Figuras 2.3 y 2.4 se puede observar el puente de San Anton creado en el siglo XIV, y el Puente Nuevo de España, construido en el siglo XVIII. 201 202
13/01/2023 102 Hector Aroquipa Velasquez Figura 2.3. Puente de San Antón. Vizcaya-España. Siglo XIV. Figura 2.4. Puente Nuevo, España. Año XVIII. Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación • Es entonces en el siglo XIX en donde la construcción de puentes se caracteriza por tener un crecimiento industrial. Inicialmente el uso de puentes se limitó a transporte de mercancía, como resultado del auge en la construcción de ferrocarriles. Sin embargo, años más tarde, gracias a la promoción de “Ford” para automóviles, apareció una gran demanda en la construcción de puentes para carreteras. • En las Figuras 2.5 y 2.6 se puede observar el Puente colgante de Valladolid y el Puente Tower Bridge, construidos ambos en el siglo XIX. Figura 2.5. Puente colgante de Valladolid, España. Año 1865. Figura 2.6. Tower Bridge, Londres-Inglaterra. Año 1886-1894 203 204
13/01/2023 103 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación • A partir del siglo XX, el diseño de puentes ha sufrido cambios considerables, ya que la demanda de puentes se ha incrementado considerablemente. Así mismo se hizo inevitable la creación de nuevos sistemas constructivos y de especificaciones de diseño para cada tipo de puente. • En el siglo XX, el occidente del mundo se abocó a la construcción de puentes de concreto armado estándar, mientras que en China se llevaron a cabo gran cantidad de puentes abovedados, especialmente entre los años 1960 y 1970. Cabe destacar que en la provincia de Fujan fueron construidos 1152 puentes de este tipo en dos décadas, representando el 60% de los puentes concluidos durante este período. Figura 2.7. Puente Edmund Pettus, Estados unidos. Siglo XX. Figura 2.8. Golden Bridge, San Francisco-EEUU. Año 1933-1937. Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes • A continuación se presentan algunos puentes ubicados alrededor del mundo que han fijado un record tanto por su altura como por su extensión. 205 206
13/01/2023 104 Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes El puente más alto del mundo • El Beipanjiang Bridge Duge ubicado en la provincia occidental de Guizhou en China, se convierte en el primer puente atirantado en obtener el título del “puente más alto del mundo” en el 2016, con una altura de 565 m y un tramo central de 720 m. Otros logros ingenieriles del puente Duge incluyen uno de los puentes atirantados de celosía de acero de tramo central más largo y una de las torres de puentes más altas en el mundo con 269 m. Figura 3.1. Beipanjiang Bridge Duge (Dugexiang, Guizhou, China). Fuente: http://highestbridges.com/ Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes Puente más largo del mundo • El puente Danyang-Kunshan es el puente más largo del mundo con una longitud de 164.8 Km, sobre el que se asienta la línea de Alta Velocidad Pekín-Shanghái en China. Este se encuentra ubicado entre Shanghai y Nanjing, e incluye una sección de 9 Km de longitud sobre el lago Yangcheng en Suzhou. Fue terminado en el año 2010 e inaugurado en el año 2011. Figura 1. Puente Danyang-Kunshan, China 207 208
13/01/2023 105 Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes Puente más largo sobre el mar • Se trata del puente de la bahía de Quingdao, su longitud es de 42.5 Km y fue inaugurado el 30 de junio de 2011. Es considerado por algunos el puente sobre el mar más largo del mundo y posee más de 5200 pilares. Figura 3.2. El puente de la bahía de Quingdao (China) Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes Puente colgante más largo del mundo • El puente Akashi Kaikyo es el puente colgante más largo del mundo, une Honshū con la Isla de Awaji. Tiene una longitud de 3911 m y su vano central es de 1991 m. Es soportado por dos cables que son considerados los más resistentes y pesados del mundo. Este puente en realidad fue concebido para un vano central de 1990 m pero durante su construcción tuvo que ser alargado 1 m debido a que el terremoto de Kobe del 17 de enero de 1995 separó sus torres casi 1 m. Figura 3.3. Gran puente Akashi Kaikyo. (Japón) 209 210
13/01/2023 106 Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes Puente atirantado más largo del mundo • El puente de la Isla de Russki cuenta con una longitud total de 3.1 Km y dos carriles en cada dirección. Posee dos torres de concreto con una altura de 321 m, y se extiende por el estrecho del Bósfor Oriental conectando a la Isla de Russki con la ciudad de Vladivostok Figura 3.4. Puente de la Isla de Russki (Rusia) Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes Puente de arco más largo del mundo • El Puente Chaotianmen, es un puente de carretera y ferrocarril sobre el río Yangtsé en la ciudad de Chongqing China. Es el puente de arco más largo del mundo por la longitud del vano principal de 552 metros, y tiene una longitud total de 1741 metros. Este puente fue inaugurado en el 2009, y con su vano principal de 552 metros desplazó al Puente Lupu el cual era considerado el puente de arco más largo del mundo, también ubicado en China con un vano central de 550 metros Figura 3.5. Puente Chaotianmen (China) 211 212
13/01/2023 107 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos • A continuación se presenta un listado de los puentes reconocidos mundialmente tanto por su belleza artística como también por su pasado histórico. Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente romano de Córdoba (Córdoba, España) • Este puente se encuentra situado sobre el río Guadalquivir a su paso por Córdoba, y une el barrio del Campo de la Verdad con el Barrio de la Catedral. Fue construido en el siglo I y fue el único puente con el que contó la ciudad durante 20 siglos. Este puente tiene una longitud de 331 m y está conformado por 16 arcos. En 1931 este puente fue declarado como en un bien de interés cultural en la categoría de monumento, formando parte del centro histórico de Córdoba, y en Mayo de 2004 fue convertido en un puente peatonal. Figura 4.1. Puente romano de Córdoba (Córdoba, España). 213 214
13/01/2023 108 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente Vecchio (Florencia, Italia) • El Puente Vecchio es el puente más famoso de Florencia, su imagen es la más conocida y representativa de la ciudad. Sus orígenes se remontan al año de 1345 lo que lo convierte en el puente de piedra más antiguo de Europa. Este puente atraviesa el río Arno en su punto más estrecho. La estructura se sostiene por tres arcos, el principal tiene una luz de 30 m y los otros dos de 27 m. Figura 4.2. Puente Vecchio (Florencia, Italia). Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos • Puentes de las cadenas (Budapest, Hungría) • Es el puente más antiguo que une dos ciudades, en este caso Buda y Pest, que hoy conforman la Capital de Hungría. Sus obras se iniciaron en 1839 y fue inaugurado en Noviembre de 1849. Es un puente colgante, en el cual se han sustituidos los cables principales por cadenas, su vano principal tiene 202 m y fue considerado como uno de los más largos cuando fue inaugurado. Se considera como uno de los uno de los puentes más conocidos sobre el río Danubio. Figura 4.3. Puentes de las cadenas (Budapest, Hungría). 215 216
13/01/2023 109 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente Westminster (Londres, Inglaterra) • Este puente une Westminster y Lambeth en Londres, Inglaterra. Se encuentra sobre el río Támesis y fue inaugurado en el año 1862. Posee una longitud total de 76.2 m, un ancho de 26 m y está conformado por 7 arcos en total. Este puente metálico es considerado como el más antiguo de la zona central del río. Figura 4.4. Puente Westminster (Londres, Inglaterra). Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente de Brooklyn (New York, Estados Unidos) • El puente de Brooklyn une los distritos de Manhattan y Brooklyn en la ciudad de New York, fue inaugurado en el año 1883 y en ese momento fue considerado como el puente colgante más largo del mundo. Mide 1825 m de largo, y la luz entre pilas es de 486.3 m, este puente fue el primer puente colgante que utilizó cables de acero Figura 4.5. Puente Brooklyn (New York, Estados Unidos) 217 218
13/01/2023 110 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente Chengyang (Sanjiang, China) • El Puente Chengyang es un puente muy particular, ya que su función principal es servir de refugio contra fenómenos meteorológicos de lluvias y vientos a los habitantes en Chengyang. Data de aproximadamente 100 años, construido con madera y piedras, tiene una longitud de 64.4 m, un ancho de 3.4 m y su altura neta sobre el rio es de 10 m. Es considerado uno de los puentes históricos más famosos en China, más de un millón de turistas visitan anualmente el distrito de Sanjiang para verlo. Figura 4.6. Puente Chengyang (Sanjiang, China). Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente Sydney Harbour (Australia) • Este puente atraviesa la bahía de Sydney, fue inaugurado en Marzo de 1932 y conecta el centro financiero de la ciudad con la costa norte. Es un puente tipo arco con una longitud total de 1149 m (503 m sobre el agua), altura libre para navegación de 49 m, y su arco se eleva hasta una altura de 134 m. Figura 4.7. Puente Sydney Harbour (Australia). 219 220
13/01/2023 111 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente Verrazano Narrows (New York, Estados Unidos) • El puente Verrazano Narrows es un puente colgante que conecta los distritos de Staten Island y Brooklyn en la ciudad de New York. La longitud de su tramo central es de 1298 m, lo que lo convirtió en el puente colgante más largo del mundo desde el término de su construcción en el año 1964 hasta el año 1981. Hoy en día se mantiene en la lista de los puentes colgantes más largos. Figura 4.8. Puente Verrazano Narrows (New York, Estados Unidos). Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente Internacional de amistad (Paraguay y Brasil) • Este puente comunica a las ciudades de Foz do Iguaçu, Brasil y Ciudad del Este, Paraguay, y fue construido entre los años 1956 – 1965. Es un puente tipo arco, con una longitud de 552.4 m, una longitud de arco de 303 m, y una altura total de 78 m. Para su construcción fueron utilizados aproximadamente 43000 m3 de concreto y 2900 toneladas de acero. Hoy en día el comercio entre ambas ciudades es uno de los principales en el mundo, debido a la facilidad de acceso que brinda el puente. Figura 4.9. La Puente Internacional de amistad (Paraguay y Brasil). 221 222
13/01/2023 112 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Figura 4.10. Puente de Angostura (Ciudad Bolívar, Venezuela). Puente de Angostura (Ciudad Bolívar, Venezuela) Este puente fue inaugurado en Enero de 1967, y se encuentra localizado a 5 Km de Ciudad Bolívar, conectando a los estados de Anzoátegui y Bolívar. Es un puente colgante con una longitud total de 1678.5 m, una altura de las torres principales de 119.2 m, un ancho de tablero de 16.6 m y un galibo para la navegación de 51 m. El Puente de Angostura al momento de su culminación fue considerado como el noveno puente colgante más largo del mundo, aun así actualmente sigue siendo el puente colgante más largo de América Latina. Figura 4.11. Puente Sunshine Skyway (Florida, Estados Unidos) Puente Sunshine Skyway (Florida, Estados Unidos) El puente Sunshine Skyway fue inaugurado en el año 1987, este puente atraviesa la Bahía de Tampa, en el Estado de florida. Es un puente atirantado, cuyo vano principal es de concreto pretensado, y tiene una longitud total de 6.67 Km. Sus características principales son las barreras de protección frente a colisiones y las grandes pendientes que conforman su altura total de 131 m. Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Figura 4.12. Puente Nanpu (Shanghai, China). Puente Nanpu (Shanghai, China) El puente Nanpu es uno de los principales puentes en Shanghai China, inaugurado en 1991, atraviesa el río Huangpu Nanpu y es el primer puente atirantado con más de 400 m en el país. El puente cuenta con una longitud de 423 m en su tramo principal, y con una longitud total de 846 m. Posee dos torres en forma de “H” de concreto armado, con una altura de 150 m, de las cuales parten 22 pares de cables de acero dispuestos en forma de abanico que dan apoyo a las vigas principales. . Figura 4.13. Puente Vasco de Gama (Lisboa, Portugal) Puente Vasco de Gama (Lisboa, Portugal) El puente Vasco da Gama fue inaugurado en abril de 1998 y es considerado como el más largo de Europa con 17000 m. El ancho de su calzada es de 30 m y la longitud del mayor tramo es de 420 m. El nombre del puente conmemora los 500 años de la llegada de Vasco de Gama a la India en el año 1498, este puente fue construido como una alternativa al Puente 25 de Abril, y conduce el tráfico que circula entre el norte y el sur del país. . 223 224
13/01/2023 113 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Figura 4.14. Puente Millenium (Londres, Inglaterra) Puente Millennium (Londres, Inglaterra) El puente Millennium de Londres es un puente colgante exclusivo para el paso de peatones, este puente cruza el Río Támesis a su paso por Londres, Inglaterra. Es el primer puente que cruza el Támesis desde que se construyera el Tower Bridge y fue inaugurado en el año 2000. Dos días después de su apertura tuvo que ser cerrado por problemas de vibraciones laterales producto del balanceo de los peatones, lo cual produjo una crítica pública. Las obras para solucionar los problemas duraron desde mayo del 2001 hasta enero del 2002, y costaron aproximadamente 5 millones de libras; y tras un periodo de prueba, el puente se reabrió en febrero de 2002. Figura 4.15. Puente de la mujer (Buenos Aires, Argentina). Puente de la mujer (Buenos Aires, Argentina) El puente de la mujer se encuentra ubicado en la ciudad de Buenos Aires, fue inaugurado en diciembre de 2001; es un puente peatonal de 170 m de largo y 6.20 m de ancho. Se encuentra dividido en tres secciones, dos secciones fijas ubicadas en los extremos del dique, de 25 m y 30.50 m; y una sección central móvil de 102.50 m, que gira y permite en menos de dos minutos el paso de embarcaciones. La sección central posee un apoyo inclinado con un ángulo de 39° y de 34 m de altura. . Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Figura 4.16. Puente Rama VIII (Bangkok) Puente Rama VIII (Bangkok) Es un puente atirantado ubicado en Bangkok, fue inaugurado en el año 2002 y posee un diseño asimétrico con una torre en forma de Y invertida. Posee un vano principal de 300 m y un total de 48 cables atirantados dispuestos en este vano. Figura 4.17. Puente Madeburgo Water (Alemania). Puente Magdeburgo Water (Alemania) El Puente de Magdeburgo, es un puente acuífero que atraviesa el río Elba y conecta el canal de Elbe-Habel a Mittelland. Es considerado como el más largo del mundo en su clase, se comenzó a construir en 1997 y fue inaugurado en Octubre del año 2003. Posee una longitud total de 918 m y un ancho del canal de 34 m. . 225 226
13/01/2023 114 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Figura 18. Puente Sidney Lanier. (Georgia, Estados Unidos) Puente Sidney Lanier (Georgia, Estados Unidos) Fue inaugurado en el año 2003, es un puente atirantado que cruza el río Brunswick en Georgia. Posee 4 carriles de circulación, 150 m de altura, y es el puente más largo que atraviesa dicha ciudad. Figura 4.18. Puente Donghai (China). Puente Donghai (China) Es un puente ubicado en China, y fue inaugurado en el año 2005. Posee una longitud de 32.5 Km y une las provincias de Shanghái y Zhejiang. Es considerado como uno de los puentes más largos del mundo sobre el mar, y está conformado por una estructura en forma de S, para dar una mejor calidad y facilidad de manejo al usuario Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Figura 4.19. Puente del tercer milenio (Zaragoza, España) Puente del tercer milenio (Zaragoza, España) Es un puente en arco de concreto ubicado en la ciudad de Zaragoza, España, y fue inaugurado en el año 2008. La estructura en forma de arco cuenta con 216 m de luz y con una altura de 35 m. El tablero en total posee una longitud de 270 m y un ancho de 43 m, debido a que su sección transversal está conformada por un total de 6 carriles de circulación, 2 carriles de bicicletas y 2 paseos peatonales. Figura 4.20. Puente del cuerno de oro (Rusia) Puente del cuerno de oro (Vladivostok, Rusia) Es un puente atirantado en Rusia que conecta la bahía de Zolotoi Rog, en la ciudad de Vladivostok, Rusia. Su construcción se inició en el año 2008 y fue inaugurado oficialmente en el año 2012, siendo en su momento el puente atirantado con el mayor vano del mundo. Posee una longitud total de 2100 m, su mayor vano es de 737 m y posee un ancho de 28.5 m. Además cuenta con 6 carriles de circulación y un galibo para la navegación de 64.25 m. 227 228
13/01/2023 115 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5. Concepción de puentes Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes • La selección de la ubicación correcta de un puente es crucial en el diseño y en la planificación del mismo, sin embargo, son las consideraciones de seguridad las que sobre todo rigen los requerimientos técnicos, funcionales, económicos y estéticos, que a su vez también resultan imprescindibles. Es necesario que el puente y cada uno de sus componentes sean seguros, duraderos, fiables y estables 229 230
13/01/2023 116 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes • Por lo tanto, uno de los objetivos más importantes del diseñador, a la hora de la concepción de un puente, debe ser el ofrecer seguridad mediante su respectivo análisis técnico y económico. Cabe destacar que aunque estos dos aspectos son de suma relevancia, no constituyen la totalidad del proceso de diseño ya que la concepción de puentes es un problema de ingeniería compleja. Además de dichos análisis, se deben hacer estudios topográficos, hidráulicos, hidrológicos, geológicos, geotécnicos, estudios de riesgo sísmico, de impacto ambiental y de tráfico. También se deben considerar factores como el sistema de puentes a ser usado, materiales, dimensiones, fundaciones, estética, paisaje local y medio ambiente. Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes • En la concepción de puentes también es importante la visualización del mismo como estructura y como parte de su entorno, para llegar a generar una mejor propuesta. Esto generalmente depende en gran medida de la creatividad del diseñador, su sentido de innovación e invención, su experiencia y conocimiento. Además la visualización del puente tiene como objetivo prever su funcionamiento y comportamiento estructural 231 232
13/01/2023 117 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes • La mejor solución en el diseño de puentes debe proporcionar el material y la capacidad de carga adecuados, y nunca debe comprometer la seguridad de los usuarios. En puentes convencionales la construcción se lleva a cabo por métodos preestablecidos, mientras que en casos especiales, cuya construcción es compleja, por ejemplo en puentes con grandes luces y urgencia de trabajo; los requisitos de construcción particulares se vuelven muy importantes y pueden llegar a influir en la selección del sistema de puente y en sus materiales. Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes • Generalmente los métodos de diseño de puentes están compuestos por dos fases, la fase de diseño preliminar y la fase de diseño final, y se basan en la investigación científica y análisis, y en la práctica y la experiencia de diseños previos. 233 234
13/01/2023 118 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.1. Fase de diseño preliminar • El diseño de puentes generalmente comienza con el desarrollo de posibles alternativas teniendo en cuenta la parte técnica y económica, con el objetivo de encontrar la solución más conveniente en función de las condiciones locales del sitio. Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.1. Fase de diseño preliminar • Durante el diseño preliminar se suelen tomar una serie de decisiones que tienen gran influencia sobre la ubicación del puente, los materiales, tipo de fundación, sistema constructivo, longitud de los tramos, tipos de superestructura, tipos de apoyos, entre otros. • Este diseño preliminar consiste entonces en analizar, perfeccionar y seleccionar las posibles alternativas mediante la elaboración de diversos esquemas del puente. Esto se convierte en una labor ardua ya que no existen fórmulas ni soluciones existentes, esta fase se basa principalmente en la experiencia y creatividad del diseñador, así como también en los requisitos particulares del proyecto. 235 236
13/01/2023 119 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.1. Fase de diseño preliminar • Las comparaciones entre los diferentes esquemas se pueden realizar mediante el uso de software de diseño de puentes, para obtener así una serie de alternativas en un corto periodo de tiempo, aunque se debe tener presente que hay situaciones específicas de sitio que pueden ser imposibles de representar mediante software. Los factores que influyen en la selección del esquema son diversos, y existen tantas variables que es complicado obtener una respuesta directa, es por ello que las comparaciones deben comprobar la racionalidad, aplicabilidad, viabilidad y economía de los esquemas en consideración. Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.2. Fase de diseño final • En muchos aspectos el diseño de puentes se basa en un análisis exacto y por esta razón es análogo a la solución de problemas matemáticos, donde los resultados se obtienen llevando a cabo el examen del problema y mediante la utilización de modelos matemáticos. Este enfoque funciona para análisis técnicos y económicos, sin embargo deja de lado una parte importante del proyecto, en primer lugar porque muchos problemas no pueden resolverse numéricamente, y en segundo lugar porque los modelos pueden corresponder o no a la situación real. En conclusión el análisis técnico puede resultar no muy significativo en la solución de los problemas como: la elección del tipo de puente, del tipo de material, dimensiones generales, entre otros; problemas que se suelen resolver en base a consideraciones generales y a juicio del diseñador. 237 238
13/01/2023 120 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.2. Fase de diseño final • Esta fase consta de un estudio detallado y de análisis del comportamiento estructural y estabilidad del puente. También se deben efectuar estudios económicos y de seguridad detallados, para tomar las decisiones finales del sistema en cuanto a los materiales a ser empleados, las dimensiones, sistemas de luces, ubicación de las fundaciones, entre otros. Para la elección final de la alternativa es necesario determinar cuál es la propuesta más coherente y la que más se adapte a las normativas vigentes. Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.2. Fase de diseño final • De igual forma, en esta fase se determina la capacidad del puente y la carga vertical que el mismo puede soportar, para ello se debe considerar el número de vehículos que pasan por un momento dado. La capacidad de un puente viene definida por el número de carriles y su ancho. 239 240
13/01/2023 121 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.2. Fase de diseño final • Una estructura de un puente se considerará funcional cuando cumpla con los requisitos de transporte, seguridad, capacidad de la vía, ofrezca comodidad en las instalaciones, sea eficaz en la mano de obra y materiales, y se puede completar en un plazo de tiempo razonable. Los diseñadores deben ser cada vez más ingeniosos para poder superar situaciones más difíciles, ya que día a día crece la demanda de transporte, y el mismo se hace más veloz y de mayor peso. Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes • El computador se ha transformado en una herramienta invaluable para el ingeniero de puentes. El ordenador permite realizar análisis muy precisos en tiempos muchos menores que si se utilizasen métodos manuales y provee al ingeniero mayor flexibilidad para modificar las dimensiones de los miembros e investigar diferentes condiciones de apoyo, diferentes condiciones de carga, diferentes criterios de modelado, lo cual sería casi imposible mediante cálculos manuales en tiempos muy reducidos. 241 242
13/01/2023 122 Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes • De igual forma, el ordenador permite al ingeniero efectuar análisis sofisticados que serían muy tediosos y consumirían mucho tiempo si los efectuásemos a mano. Esto permite mayor flexibilidad, pero a su vez exige que el ingeniero se familiarice con el software de su preferencia y conozca sus limitaciones y capacidades y verifique los resultados de sus análisis. Este uso responsable del ordenador es esencial para mantener el control profesional del análisis y diseño del proyecto. Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes Nota: El ordenador no puede sustituir la formación académica del ingeniero, y mucho menos su experiencia, juicio y responsabilidad. 243 244
13/01/2023 123 Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes Algunas recomendaciones para hacer un uso responsable de las herramientas informáticas de análisis y diseño de puentes son:  Conocer los autores del software, propósito original e historia del mismo, con la finalidad de evaluar la autenticidad, confiabilidad y soporte técnico disponible para garantizar la madurez del software.  Obtener la documentación del usuario completa, así como, ejemplos de entrada (input) y salida de datos (output).  Esforzarse por familiarizarse con el flujo del software y sus algoritmos internos al mayor detalle posible.  Obtener entrenamiento y soporte técnico de usuarios experimentados.  Correlacionar los resultados del software (o por lo menos de alguna sección critica) mediante un detallado análisis manual aplicando los procedimientos en los cuales se confía.  Evitar volverse un fanático de un único software y siempre verificar sus resultados. Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes • Existe un gran peligro en relación al uso irresponsable del ordenador. Los ingenieros poco experimentados deberán invertir su tiempo no solo en el manejo de los softwares, sino también en aprender los fundamentos de las teorías estructurales. El desarrollo de habilidades de cálculo manual suministra una excelente base de aplicación teórica y practica para el desarrollo de ingenieros de puentes responsables. • En el mercado existe una gran cantidad de softwares de cálculo de puentes que han ido evolucionando a través de los años. A continuación se enumeran algunas de estas herramientas de análisis y diseño 245 246
13/01/2023 124 Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes 6.1. Midas Civil • Midas Civil es un software de última generación que cuenta con una interfaz fácil de usar y funciones de diseño óptimas que toman en cuenta las etapas de construcción y las propiedades dependientes del tiempo. • Midas Civil está equipado con funciones para cualquier análisis de puente, lo que elimina la necesidad de utilizar múltiples programas. • Cuenta con las herramientas requeridas para el análisis y diseño sísmico de un puente. Se pueden efectuar análisis con espectros de respuesta, análisis push-over y análisis de tiempo historia con definiciones integradas del Código de Diseño Sísmico AASHTO LRFD. • El programa cuenta con asistentes (Wizard) que se suelen utilizar para el modelado de puentes complejos, así como también para puentes convencionales, lo cual permite ahorrar mucho tiempo. El Wizard incluye puentes complejos como atirantados, colgantes y segmentales. Adicionalmente el programa cuenta con herramientas especiales para el modelado de puentes curvos en 3D. Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes 6.2. AUTODESK STRUCTURAL BRIDGE DESIGN • Autodesk Structural Bridge Design, es un software de ingeniería de alta tecnología que ofrece un módulo de sección, un módulo de vigas, y un módulo de análisis, integrados en un solo producto para proporcionar una herramienta adicional para el análisis de estructuras de puentes. • El software incorpora estudios de cargas, análisis estructural y verificaciones, para los distintos códigos de diseño de mayor uso en la actualidad, para puentes de tramos cortos y medianos, arrojando reportes de diseño de forma rápida. • El programa ofrece herramientas de diseño y análisis para puentes tanto en acero como en concreto, utilizando diferentes códigos internacionales de diseño de puentes, incluye el código estándar británico (BS 5400), el código americano (AASHTO LRFD), el código de puentes de Australia (AUSTROADS / AS 5100), el manual de puentes de Nueva Zelanda y el Eurocódigo. • Por tratarse de un software perteneciente a la plataforma Autodesk, el mismo puede ser enlazado con el software InfraWorks 360 con la finalidad de desarrollar detallados mucho más completos. 247 248
13/01/2023 125 Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes 6.3. CSI Bridge • CSI Bridge es una herramienta computarizada de ingeniería donde se integran el modelado, análisis y diseño de estructuras de puentes. La facilidad con que todas estas tareas se pueden lograr hace que el CSI Bridge sea un software muy versátil y productivo. Utilizando CSI Bridge, se pueden definir fácilmente geometrías complejas, condiciones de entorno y casos de carga. El programa incluye una amplia selección de plantillas para iniciar rápidamente un nuevo modelo de puente, esta opción es bastante útil para comenzar el modelo a partir de definiciones iniciales y posteriormente adaptarlo. • Mediante CSI Bridge se pueden diseñar puentes simples o complejos, de concreto, acero y mixtos. De igual forma se pueden modelar diafragmas, apoyos, estribos, pilares, vigas, juntas, etc. • El programa permite definir rápidamente los carriles y los vehículos, incluyendo los efectos del ancho. También presenta diagramas de Gantt simples y prácticos, para simular las secuencias de construcción y programación de la obra. • Bridge “Wizard" es una potente herramienta que ayuda a los usuarios en la creación de los modelos con instrucciones y orientación detallada en cada paso. Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes 6.4. LARSA • El software se especializa en el análisis de puentes y estructuras. Se encuentra en uso comercial desde hace más de 25 años, proporcionando lo último en tecnología de computación. • El software LARSA's 4D BRIDGE SERIES proporciona un entorno de elementos finitos 3D para el análisis, diseño y calificación de puentes, sin la necesidad de utilizar herramientas adicionales. Ofrece soluciones especializadas para puentes, con herramientas innovadoras, para garantizar que la estructura sea capaz de soportar la vida de un proyecto de puentes. Muchos profesionales de la ingeniería utilizan el LARSA 4D para diseño de puentes de tramo cortos y largos. 249 250
13/01/2023 126 Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes 6.5. ABAQUS • Está conformado por un conjunto de programas informáticos de simulación que utilizan el método de los elementos finitos (MEF) para realizar cálculos estructurales estáticos lineales y no lineales, y dinámicos (incluyendo simulación de impactos); también permite resolver problemas de contacto de sólidos, térmicos, de acoplamientos acústico-estructurales, de mecánica de los fluidos, piezoeléctricos, entre otros. • La ventaja del ABAQUS está en la optimización de procesos, en las comparaciones de materiales, y en el análisis de la formación general, lo cual permite reducir tiempos, esfuerzo y optimizar materiales. • Mediante el análisis de elementos finitos, es posible ejecutar simulaciones paramétricas utilizando diferentes propiedades de los materiales, con la finalidad de simular el comportamiento de un material antes de su fabricación, en el que no se conocen las propiedades que el material deba poseer. Hector Aroquipa Velasquez 7. Enfoque BIM • BIM es la abreviatura de Building Information Modeling (Modelado de la Información de la Edificación), y se refiere a un conjunto de metodologías de trabajo y herramientas, que se caracterizan por utilizar información de forma coordinada, coherente, computable y continua, de una o más bases de datos compatibles, con la finalidad de generar un modelo de información global de la estructura que se pretende diseñar o construir. • El objetivo del sistema BIM es que el proyecto pueda llevarse a término por parte de múltiples usuarios, aunque se ocupen de disciplinas diferentes, por eso es esencial conseguir que la información esté coordinada. Esto quiere decir que, por ejemplo, dos arquitectos podrán trabajar en el mismo proyecto con la seguridad de que la información que uno actualice estará disponible automáticamente para el segundo. Lograr esto es bastante fácil con las aplicaciones de CAD convencionales, si se emplean los procedimientos adecuados y hay pocos usuarios, pero empieza a complicarse en proyectos grandes dónde intervienen muchos modelos y diseñadores. 251 252
13/01/2023 127 Hector Aroquipa Velasquez 7. Enfoque BIM 7.1. Revit (Autodesk) Revit es un software que admite una metodología de trabajo BIM, que va desde el concepto hasta la construcción. Este programa data de 1997, pero se popularizó a partir del 2002, cuando su empresa desarrolladora Revit Technology Corporation fue comprada por Autodesk Inc. Dentro de este programa podemos encontrar: • REVIT Architecture. • REVIT Structure • REVIT MEP (Instalaciones) 7.2. ArchiCAD (Graphisoft) Graphisoft nació en 1982 en Budapest, Hungría, y en el año 1984 sacó al mercado ArchiCAD 1.0, el primer software de CAD en 3D. Al igual que el Revit, es un software BIM, que genera un modelo virtual completo de la estructura, el cual está conformado por una base de datos con información constructiva de todo tipo. 7.3. Allplan (Nemetschek) • Es un software desarrollado por el grupo Nemetschek AG en el año 1983, es una empresa líder en el mercado de software BIM, e incorpora los sectores de arquitectura, ingeniería y construcción. 7.4. TEKLA Su nombre es la abreviatura de la expresión finlandesa “Teknillinen Laskenta Oy”. Tekla es considerado uno de los softtware más especializados en el proceso de detallado de estructuras. Hector Aroquipa Velasquez 7. Enfoque BIM 7.4. TEKLA Su nombre es la abreviatura de la expresión finlandesa “Teknillinen Laskenta Oy”. Tekla es considerado uno de los softtware más especializados en el proceso de detallado de estructuras. Tekla Structures interactúa con los softtware líderes de diseño y análisis de la industria, y hace posible la coordinación entre ingenieros, arquitectos, consultores y contratistas. Con el software Tekla se puede: • Integrar el modelado con la documentación y el análisis estructural, • Compartir información libremente con los participantes del proyecto, • Utilizar diferentes materiales constructivos en los modelos, • Reducir errores, • Y coordinar el diseño de forma armónica. Tekla está totalmente automatizado y cuenta con muchas herramientas para optimizar el diseño de estructuras tanto para edificaciones como para puentes. El programa permite comparar las diferentes alternativas de los esquemas de diseño y gestionar cambios con facilidad en la plataforma BIM. Tekla maneja muy bien grandes modelos, y el software proporciona velocidad y precisión, lo que hace que el detallado sea práctico y rentable. 253 254
13/01/2023 128 Hector Aroquipa Velasquez 8. Enfoque BrIM • BrIM es la abreviatura de Bridge Information Modeling (Modelado de Información de Puentes), y puede definirse como el conjunto de sistemas, métodos y medios de almacenamiento digital, que sirven para generar un modelo de información global de un puente, el cual combina la información de diseño y de construcción de varias disciplinas. • BrIM proporciona un sistema de modelado que permite utilizar información completa, organizada y coordinada de varios aspectos del diseño y construcción de un puente. Esta información puede ser aprovechada por las distintas personas involucradas en el proyecto, según los requerimientos particulares de cada uno. • Los modelos que forman parte del sistema BrIM, son el modelo geométrico, analítico, físico y de construcción, los cuales son integrados con la finalidad obtener un modelo común. Dentro de los objetivos del BrIM se tiene: ofrecer un producto final de forma eficiente, acortar la ruta crítica, reducir la incertidumbre en el control de proyectos, minimizar los impactos de construcción, reducir riesgos, e implementar un sistema de gestión en puentes. • Para la estimación de costos en un proyecto, generalmente el encargado de cuantificar estas cantidades comienza con la lectura e interpretación de los planos, lo cual aumenta la probabilidad de error humano, sumado a cualquier inexactitud en los dibujos originales. El tiempo empleado en la estimación de costos varía con cada proyecto, y generalmente la mayor parte del mismo se gasta en la cuantificación de materiales. Estos problemas se pueden solucionar utilizando programas de cálculo que empleen la metodología BrIM, ya que minimizan el esfuerzo cuando se efectúan modificaciones dimensionales en el proyecto y en las características de los elementos Hector Aroquipa Velasquez ¡Gracias …! 255 256

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  • 1. 13/01/2023 1 Hector Aroquipa Velasquez ASIGNATURA: Puentes y Obras de Arte Dr. Ing. Hector AROQUIPA VELASQUEZ Lima, 2023 FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Hector Aroquipa Velasquez Hector AROQUIPA VELASQUEZ  Magister en Ingeniería Civil - Gerencia de la Construcción  Magister en Ingeniería Civil - Estructural, Sísmica y Materiales  Doctor en Ciencia Tecnología y Medio Ambiente  Doctor en Ingeniería Civil – Estructuras  Máster en Project Management  Docente Visitante de la Universidad Nacional de Altiplano Puno (pregrado y posgrado)  Docente Visitante de la Universidad Nacional San Antonio Abad del Cusco (posgrado)  Docente Visitante de la Universidad Privada Santamaria de Arequipa (posgrado)  Docente Visitante de la Universidad Andina Nestor Cáceres Velasquez (posgrado)  Docente Visitante de la Universidad Federico Villareal (posgrado)  Docente Visitante de la Universidad Mayor de San Simón de Cochabamaba - Bolivia (Posgrado)  Docente Visitante de la Universidad Militar Nueva Granada Bogotá Colombia (Posgrado)  Docente Visitante de la Universidad militar nueva granada - Bogotá Colombia (Posgrado) , etc. 1 2
  • 2. 13/01/2023 2 Hector Aroquipa Velasquez Hector AROQUIPA VELASQUEZ  Autor de textos de nivel universitario,  PONENTE en congresos nacionales e internacionales (Perú, Bolivia, Colombia, México, España, Alemania, Argentina, Costa Rica y Dubai).  Arbitro de la cámara de comercio y la producción de Puno 2010 - 2017, Miembro del Concejo superior del centro de arbitraje de Puno 2017 - 2018.  Áreas de investigación: procesos constructivos y medio ambiente, y vulnerabilidad y riesgo sísmico.  Reconocimiento por; CIP Puno, UNA Puno y PRONABEC.  Consultor con experiencia laboral en Estructuras, Puentes, Carreteras y desarrollo de proyectos.  Diplomados ley de contrataciones del estado 1017 LCE, Diplomado en SNIP y Diplomado en Ingeniería Estructural.  Experiencia Gerencial en Gobierno regional Moquegua, Banco Mundial México, empresas privadas múltiples y actualmente, Gerente de Línea de SENCICO  Impulsor de la metodología BIM y VDC en SENCICO  Miembro del Comité BIM Perú  Miembro del PMI Hector Aroquipa Velasquez Pensamiento para la Industria de la construcción Desarrollo de múltiples alternativas de solución con el propósito de optimizar recursos 3 4
  • 4. 13/01/2023 4 Hector Aroquipa Velasquez Nociones básicas Sesión N°1 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación Tipos de puentes Componentes de los puentes Materiales 7 8
  • 5. 13/01/2023 5 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación ¿Que es un Puente ? Hector Aroquipa Velasquez 9 10
  • 6. 13/01/2023 6 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación 1. Introducción • Los puentes son estructuras que se han construido a lo largo del tiempo para la circulación de personas, transporte de mercancía y traslado de insumos de un sitio a otro, entre otros, generándose pasos vehiculares y vías férreas que han servido para superar diferentes obstáculos naturales tales como ríos y lagos o incluso atravesar zonas pobladas. • En la figura se puede observar un puente construido con la finalidad de superar una barrera natural. Figura 1.1. Puente de Chiapas-Mexico. Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación 1. Introducción • Por su parte, en la figura se observa un puente cuya función principal consiste en superar un obstáculo superficial, en este caso una autopista. Figura 1.2. Puente de la calle Sheikh Zayed. Dubai. 11 12
  • 7. 13/01/2023 7 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación Tipos de puentes  Los puentes se pueden clasificar por:  Tipología estructural: culvert, vigas, cercha, arco, pórtico, atirantado and colgante.  Material estructural: roca, concreto, acero, madera, FRP.  Cargas vivas: carretera, ferrocarril (metro, tranvía, o trenes), peatonal and agua (acueducto)  Su relación con el obstáculo: viaducto/puente, paso superior y paso inferior.  Se acostumbra llamar viaducto al paso sobre una hondonada y al puente al paso sobre un curso de agua. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Culverts Los culverts son estructuras pequeñas que se encuentran bajo terraplenes, carreteras o ferrocarriles. Son usadas para conducir el agua de escorrentía superficial, drenes y alcantarillas, permitir el paso de vías locales o peatonales asi como para el paso de ganado, o como un túnel para redes de servicios públicos. 13 14
  • 8. 13/01/2023 8 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Culverts Box culverts de concreto reforzado son pórticos rectangulares cerrados, los cuales son comúnmente usado en luces pequeñas. Los Box culverts pueden ser mono-celda o multi-celda, con luces entre 1 y 10 m. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas simplemente apoyadas • Cimentación y pilas • Apoyos elastoméricos • Vigas • Tablero en losa de concreto 15 16
  • 9. 13/01/2023 9 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas 17 18
  • 10. 13/01/2023 10 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas simplemente apoyadas Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas 19 20
  • 11. 13/01/2023 11 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas simplemente apoyadas Vigas cajón •Vigas de varios cajónes •Vigas de un Cajón Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas simplemente apoyadas Viga cajón metálica Viga cajón metálica múltiple Vigas I metálicas 21 22
  • 12. 13/01/2023 12 Hector Aroquipa Velasquez Principles for designing bridges Structural types Girders Pont de Besalú Puentes AVE sobre el río Anguera, Montblanc (España) PEDELTA Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puente Tipología estructural Vigas 23 24
  • 13. 13/01/2023 13 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas continuas Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas continuas 25 26
  • 14. 13/01/2023 14 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas continuas Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Vigas continuas 27 28
  • 15. 13/01/2023 15 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Puentes de losa-aligerada Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puente Tipología estructural Puentes de losa-aligerada 29 30
  • 16. 13/01/2023 16 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Puentes de losa-aligerada Puente Portachuelo (Colombia) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Celosias 31 32
  • 17. 13/01/2023 17 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Cerchas Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Cerchas 33 34
  • 18. 13/01/2023 18 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Cerchas Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Pórticos 35 36
  • 19. 13/01/2023 19 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puente Tipología estructural Pórticos Puente La Gazapa (Colombia) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural Porticos Puente La Gazapa (Colombia) Envolvente de momento flector debido a cargas vivas 37 38
  • 20. 13/01/2023 20 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes en Arco Características Generales Los puentes en arco de piedra poseen mas de 2000 años de antigüedad con orígenes inciertos en Asia y que alcanza con los romanos su mayor desarrollo, convirtiéndose a lo largo de los siguientes ciclos en la forma de resolver el cruce de calzadas y caminos. Los principales elementos de un puente en arco son:  El arco en piedra conformado por dovelas talladas a mano.  La calzada  El relleno entre el la calzada y el arco y que constituye el elemento transmisor de carga.  Los tímpanos laterales que sirven como muros de contención del relleno. Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes en Arco Arcos en piedra En general la construcción de los arcos siguió una serie de reglas empíricas basadas en el ensayo y error acumulado durante siglos, las preguntas que se hacían nuestros antepasados eran: • Cual debe ser el espesor del arco en función de la luz ? • El material debe ser Piedra o ladrillo ? • Cual debe ser la curva del intradós, semicircular formada por uno o tres círculos?, elíptica ?, segmento circular ? • Cual debe ser la relación entre la flecha y la luz? • Uso debe ser el espesor de las pilas y estribos? • Como se debe cimentar el puente si se encuentra en un río? 39 40
  • 21. 13/01/2023 21 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Arches Relaciones geometricas tipicas en puentes Romanos L/P = 1 to 1/4 f/L = 1/2 to 1/5 (Alconetar) D/L=1/8 to 1/18 L= 12 ft (4m) to 125 ft (38 m) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento Caracteristicas generales La otra variable importante en los puentes en arco es las dimensiones de la Pila en relación con el Vano y la altura de la misma y cuyo ancho en general estaba condicionado por los empujes asimétricos que se generaban en construcción al no construir los arcos de manera simultanea, las recomendaciones de construcción ligaban el ancho de la pila (A) a la altura de la misma (H) y a la luz del arco (L): A=H/4 (el ancho debía ser mínimo un cuarto de la altura de la pila) A/L>=4 (la relación entre el ancho de la pila y la luz del arco deba estar entre 4 y 6) A/L<=6 41 42
  • 22. 13/01/2023 22 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento Caracteristicas generales Las cimentaciones de los arcos si no estaban apoyadas en roca en general eran piloteadas y constituían el punto débil de los puentes arco dado que muchos puentes colapsaban en construcción o servicio por socavación de las cimentaciones. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Arcos 43 44
  • 23. 13/01/2023 23 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Arcos Línea de empuje El mecanismo de colapso se alcanza con 4 rotulas (5 en caso de simetría). Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes en arco Medievales Características Generales Otras formas se han usado: Circulares, carpaneles (formados por tres arcos o mas arcos de circunferencias consecutivas) y apuntados. Se usaban arcos esbeltos Ancho de pila/Luz= 1/4 to 1/5 Flecha del arco/Luz= 1/15-1/30 (Romano) 1/30-1/35 (Gótico) 45 46
  • 24. 13/01/2023 24 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes en arco Medievales Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Romanos Arcos Puente Alcántara (España) 2o Siglo DC 47 48
  • 25. 13/01/2023 25 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Romanos Arcos Puente Alcántara (España) 2o Siglo DC Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Romanos Arcos Puente Sant´Angelo en Rome, 2o Siglo DC 49 50
  • 26. 13/01/2023 26 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes en arco Medievales Puentes Medievales La perfección de los puentes Romanos no se superó en la edad media pero ello no quiere decir que los puentes construidos en éste periodo sean inferiores a los romanos. Predominaron los estilos arquitectonicos. En este periodo se ajusto el tamańo de las pilas hasta en 1/6.5 como en el puente del diablo en Martorell. Crecio la esbeltez de los arcos, es decir el canto de las dovelas (1/15 a 1/30) Puentes de arco apuntado Heredero de los arcos Iraníes, conformado por dos arcos con punto de tangencia en el centro del vano. En el caso de los puentes apuntados la relación flecha/luz varia entre 1.6 y 1.7. Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes en arco Medievales En la edad media se construyeron arcos de todo tipo Medio Punto, apuntados y rebajados, sin embargo los grandes arcos franceses y españoles son apuntados. Herencia directa del gótico También se acostumbraba a combinar los arcos de medio punto con los apuntados en una misma estructura. O Arcos de medio punto con arcos rebajados. 51 52
  • 27. 13/01/2023 27 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Arches Pont de Besalú (España) Siglo XII Tipología estructural. Puentes Medievales Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Puente apuntado de Limoges Tipología estructural. Puentes Medievales 53 54
  • 28. 13/01/2023 28 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puente Pont del Diable, Martorell (España) Siglo XIII, Luz = 37 m (122 ft) Tipología estructural. Puentes Medievales Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Bridge at Avignon (Francia) Siglo XIV, Luz =34 m (112 ft) Tipología estructural. Puentes Medievales 55 56
  • 29. 13/01/2023 29 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Medievales Ponte Vecchio, Florencia (Italia) Siglo XIV, altura-luz=1/7 Luz = 30 m (99 ft) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Caracteristicas generales Uso de elementos arquitectónicos clásicos (Romanos y Griegos). Evolución de técnicas y procesos constructivos (cimentaciones) Mejor mano de obra. Relaciones geométricas intermedias entre puentes Romanos y Medievales. Muchos constructores de puentes fueron arquitectos que incorporaron tratamientos arquitectónicos a los elementos estructurales (Puentes con dos o tres circulos). Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento 57 58
  • 30. 13/01/2023 30 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes en Arco Tipología estructural. Puentes en el Renacimie Arcos en piedra (Autores) Alberti (1492) Palladio (1570) Recopiló las reglas empleadas por los Romanos en la construcción de arcos en piedra Relación Luz Vano/Espesor Arco C=L/10 >= 300mm donde C es el espesor del arco L es la luz libre del arco Perronet (1794) Lesguiller C=0.325+0.0325*L C=0.10+0.20*(L)^0.50 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes en Arco Tipología estructural. Puentes en el Renacimi Arcos en piedra (Autores) Espesor del arco en función del vano (No depende del material ni de la relación flecha/luz variables que hoy sabemos son fundamentales para entender el comportamiento de los arcos) (m) C (mm) 59 60
  • 31. 13/01/2023 31 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento Puentes de segmento semicircular Se trata de un arco con directriz circular y un ángulo central menor a 180 grados, entre los puentes en arco de directriz con segmento circular sobresale el puente de Vecchio localizado en Florencia Italia. Tienen mayor participación la componente flexional que un arco de medio punto y son mucho más hermosos. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento Ponte Rialto, Venicia (Italia) Siglo XIV, Luz = 27.5 m (91 ft) 61 62
  • 32. 13/01/2023 32 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento Ponte da Trinitta, Florencia (Italia) Siglo XIV, altura-luz=1/6 Luz = 29m (96 ft) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes en el Renacimiento Pont Neuf (Nuevo) en Paris, 1578 63 64
  • 33. 13/01/2023 33 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Pont de la Concorde, Paris (Francia) Siglo XVIII, Luz = 27.5 m (91 ft) Tipología estructural.Arcos de Roca siglos18th y 19th Hector Aroquipa Velasquez Arcos Puente Garibaldi en Roma, Siglo 19 DC Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos de Roca siglos18 y 19 65 66
  • 34. 13/01/2023 34 Hector Aroquipa Velasquez Puente Salginatobel (Suiza), 1930 Luz central 90 m (295 ft) Robert Maillart Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos Hector Aroquipa Velasquez Puente Plougastel (Francia), 1930 Luz central 188 m (617 ft) Eugène Freyssinet Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos 67 68
  • 35. 13/01/2023 35 Hector Aroquipa Velasquez Arcos • Arco verdadero •Arco de paso a través con cimentación bajo el tablero (Half-Through arch) •Arco atirantado (Tied/Through arch) Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes metálicos Iniciaron a finales del siglo XVIII Hierro colado = El hierro fundido, más conocido como fundición gris es un tipo de aleación conocida como fundición, cuyo tipo más común es el conocido como hierro fundido gris. El hierro gris es uno de los materiales ferrosos más empleados y su nombre se debe a la apariencia de su superficie al romperse 69 70
  • 36. 13/01/2023 36 Hector Aroquipa Velasquez Puente Coolbrokdale (UK), 1779 Luz principal 30.5 m (277.7 ft) A. Darby III Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Primer puente en hierro Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Puente Sunderland (UK), 1796 Luz principal 72 m R. Burton Tipología estructural. 71 72
  • 37. 13/01/2023 37 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Puente Southwark (UK), 1796 Luz principal 73 m J. Rennie Tipología estructural. Hector Aroquipa Velasquez Puente Craigalachie (Escocia), 1814 Luz principal 46 m T . Telford Principios del diseño de puentes Tipología estructural. 73 74
  • 38. 13/01/2023 38 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes metálicos Hierro forjado = (o hierro dulce) es un material de hierro que posee la propiedad de poder ser forjado y martillado cuando esta muy caliente (al rojo) y que se endurece enfriándose rápidamente. Funde a temperatura mayor de 1500 °C, es poco tenaz y puede soldarse mediante forja. Hector Aroquipa Velasquez Maria Pia en Porto (Portugal), 1877 Luz = 160 m (525ft) T . Seyrig – G. Eiffel Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos 75 76
  • 39. 13/01/2023 39 Hector Aroquipa Velasquez St. Louis Bridge (US), 1874 Luz central = 158.5 m (520 ft) James B. Eads Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos Hector Aroquipa Velasquez Arcos Pont d’Austerlitz en Paris, 1904 por L. Biette Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos 77 78
  • 40. 13/01/2023 40 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Arcos de grandes luces Sidney Harbour Bridge (Australia), 1932 Luz central = 550 m (1,804 ft) Freeman Fox & Partners Hector Aroquipa Velasquez Arcos Puente La Barqueta en Seville, 1992 por J. Arenas Principios del diseño de puente Tipología estructural.Arcos 79 80
  • 41. 13/01/2023 41 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Lupu Bridge at Shanghai (China), 2003 Luz central = 550 m (1,804 ft) Tipología estructural.Arcos Hector Aroquipa Velasquez Arcos Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos 81 82
  • 42. 13/01/2023 42 Hector Aroquipa Velasquez Arcos Modelo 3D Momentos flectores Fuerza axial Deformación Principios del diseño de puentes Tipología estructural.Arcos Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Puente de Menai (Gales), 1826 Luz principal 177 m T . Telford Tipología estructural. Telford utiliza Hierro Forjado 83 84
  • 43. 13/01/2023 43 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes metálicos Los puentes de hierro y el ferrocarril dominaron el desarrollo en infraestructura durante la primera mitad del siglo XIX. Ingenieros destacados en este periodo: George Stephenson (1781-1848) Robert Stephenson (1803-1859) Isambard Kingdom Brunel (1806-1859) Hector Aroquipa Velasquez Puente Britannia (UK), 1850 Puente ferroviario Luces principales de 140 m Luces laterales de 70 m 10400 kg/m R. Stephenson Principios del diseño de puentes Tipología estructural. 85 86
  • 44. 13/01/2023 44 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Puente Saltash (UK), 1859 Puente ferroviario Luces principales de 139 m 7000 kg/m I. Brunel Tipología estructural. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puente Tipología estructural. 87 88
  • 45. 13/01/2023 45 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Puente Rouzat (Francia), 1869 Puente ferroviario Luces de 60 m Pilares de 66 m G. Eiffel G. Eiffel desarrolló el sistema constructivo de lanzamiento de puentes Tipología estructural. Primeros pilares en hierro Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Primeros pilares en hierro G. Eiffel desarrolló el sistema constructivo de lanzamiento de puentes 89 90
  • 46. 13/01/2023 46 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puente de Garabit (Francia), 1884 Puente ferroviario Luz principal = 165 m Longitud total = 565 m Altura máxima = 122 m G. Eiffel Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. 91 92
  • 47. 13/01/2023 47 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Puentes metálicos Puentes metálicos a finales del siglo XIX Se destacan: John Augusto Roebling (1806-1869) e hijo, por la estética de sus creaciones y sus puentes colgantes icónicos. Roebling padre estudio en Alemania y en 1831 migró a USA donde inicio sus trabajos con hierro al fundar una fabrica de cables para halar botes. James Buchanan Eads (1820-1889) Hector Aroquipa Velasquez Puente de San Luis (USA), 1874 Luz arco = 159 m Luces 50% mayores a los arcos europeos Primer puente en Acero del mundo J. B. Eads (única obra) Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Primer puente de acero 93 94
  • 48. 13/01/2023 48 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puente de Brooklin (USA), 1883 Luz principal = 486 m Longitud total = 1825 m Record de luz más larga hasta 1889 J. A. y W. Roebling Hector Aroquipa Velasquez Puente Firth of Forth (Escocia), 1889 Luz principal = 522 m Longitud total = 1626 m Altura del arco = 104 m Destronó el puente de Brooklyn en luz más alta Única obra de Benjamin Baker Fowler & Baker Principios del diseño de puentes Tipología estructural. 95 96
  • 49. 13/01/2023 49 Hector Aroquipa Velasquez Puente Firth of Forth (Escocia), 1889 Luz principal = 522 m Longitud total = 1626 m Altura del arco = 104 m Destronó el puente de Brooklyn en luz más alta Única obra de Benjamin Baker Fowler & Baker Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puente Firth of Forth (Escocia), 1889 Concepto estructural 97 98
  • 50. 13/01/2023 50 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puente Firth of Forth (Escocia), 1889 Construcción de voladizos Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puente Firth of Forth (Escocia), 1889 Construcción de voladizos 99 100
  • 51. 13/01/2023 51 Hector Aroquipa Velasquez Puente Queensboro (USA), 1909 Luz principal = 360 m Longitud total = 1135 m G. Lindenthal Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Siglo XX Hector Aroquipa Velasquez Puente George Washington (USA), 1931 Longitud total = 1106 m O. Ammann Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Siglo XX 101 102
  • 52. 13/01/2023 52 Hector Aroquipa Velasquez Puente Golden Gate (USA), 1937 Luz principal = 1280 m J. Strauss Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Siglo XX Hector Aroquipa Velasquez Puentes colgantes Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes colgantes 103 104
  • 53. 13/01/2023 53 Hector Aroquipa Velasquez Puentes colgantes Cables sujetos a la acción de peso propio describen una curva tipo catenaria. Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes colgantes Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes colgantes Menai Strait Bridge (UK), 1826 Luz central = 176 m (277.7 ft) Thomas Telford 105 106
  • 54. 13/01/2023 54 Hector Aroquipa Velasquez Puentes colgantes Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes colgantes Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes colgantes Manhattan Bridge en New York, 1909 Luz central = 448 m (1,470 ft) Leon Moisseiff 107 108
  • 55. 13/01/2023 55 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes colgantes Asashi Kaikyo Bridge (Japón), 1998 Luz principal = 1991 m (6532 ft) Honsu-Shikoku Bridge Construction Corp. Hector Aroquipa Velasquez PuentesAtirantados Principios del diseño de puentes Tipología estructural. PuentesAtirantados 109 110
  • 56. 13/01/2023 56 Hector Aroquipa Velasquez PuentesAtirantados Luz lateral: 0.25 a 0.40 veces la luz central(L) Altura de pilares: L/4 Canto del tablero: L/80-L/400 (canto constante) Principios del diseño de puentes Tipología estructural. PuentesAtirantados Hector Aroquipa Velasquez Comportamiento estructural de un puente atirantado típico de 3 luces. M. Virlogeux PuentesAtirantados Principios del diseño de puentes Tipología estructural. PuentesAtirantados 111 112
  • 57. 13/01/2023 57 Hector Aroquipa Velasquez Diagrama de momentos flectores por cargas permanentes PuentesAtirantados Principios del diseño de puentes Tipología estructural. PuentesAtirantados Hector Aroquipa Velasquez Diagrama de momentos flectores por carga viva en la 2a luz PuentesAtirantados Principios del diseño de puentes Tipología estructural. PuentesAtirantados 113 114
  • 58. 13/01/2023 58 Hector Aroquipa Velasquez Puentes Extradosados Luz lateral: 0.45 a 0.60 veces la luz central(L) Altura de pilares: L/10 a L/12 Canto del tablero: L/35 a L/70 (canto variable) L/50 (canto constante) Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Extradosados Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Extradosados Sunniberg Bridge (Switzerland), 1998 Luz central = 140 m (459 ft) C. Menn 115 116
  • 59. 13/01/2023 59 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes Extradosados Ibi River Viaduct (Japan), 2001 Luz central = 270 m (885 ft) A. Kasuga Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipología estructural. Puentes extradosados Trillizos en La Paz (Bolivia), 2010 Luz central = 113 m (372 ft) PEDELTA 117 118
  • 60. 13/01/2023 60 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipos de puentes Componentes de los puentes Materiales Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Superestructura: Es la parte del puente que soporta el tráfico. Incluye tablero, losa, vigas, cerchas, etc. Subestructura: Es la parte del puente que soporta la superestructura y transfiere todas las cargas del puente a la fundación. Incluye apoyos, pilas, estribos y cimentación. 119 120
  • 61. 13/01/2023 61 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puente Componentes de los puentes Tablero Superestructura Estribo (parte de la subestructura) Pila (parte de la subestructura) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes 121 122
  • 62. 13/01/2023 62 Hector Aroquipa Velasquez Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Superestructura Subestructura Longitud de luz 123 124
  • 63. 13/01/2023 63 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Box Culvert Aleta Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Barrera Estribo Tablero (Losa) Pila 125 126
  • 64. 13/01/2023 64 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Tablero Pila integrada Estribo Baranda peatonal Aleta Protección de talud Viga de canto variable Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes. Estribos 127 128
  • 65. 13/01/2023 65 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Tablero tipo losa Voladizo Apoyo Columna Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Apoyo Voladizo Columna 129 130
  • 66. 13/01/2023 66 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Rigidizadores Longitudinales (Longitudinal stiffeners) Diafragma transversal (Transverse diaphragm) Patín inferior (Bottom flange) Rigidizadores (Stiffeners) Patín superior Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Pilón (Pylon) Cables (Cable-Stays) Asiento de cables (Saddle) Viga (Girder) Pila (Pier) Estribos – Contrapeso (Abutment – Counterweight) Cables de anclaje (Back-Stays) 131 132
  • 67. 13/01/2023 67 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Cercha (Truss Girder) Dado (Pile cap) Asiento (Saddle) Pilón (Pylon) Cable principal (Main Cable) Estribo – contrapeso (Abutment – Counterweight) Pendolas (Suspenders) Sistema de rigidización (Bracing system) Galibo vertical (Vertical clearance) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Barrera (Parapet) Arco (Arch) Estribo (Abutment) 133 134
  • 68. 13/01/2023 68 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Componentes de los puentes 135 136
  • 69. 13/01/2023 69 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Tipos de puentes Componentes de los puentes Materiales Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales Los materiales estructurales típicos usados en la construcción de puentes son: • Concreto (Simple, Concreto reforzado y concreto Pre- tensado/Post-tensado) • Barra de acero como refuerzo • Acero de pre-esfuerzo o cables de tirantes (barras, torones) • Acero estructural para placas, perfiles, pernos, etc. Otros materiales • Aluminio • Acero inoxidable • FRP 137 138
  • 70. 13/01/2023 70 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales Acero Es una aleación de hierro con un bajo contenido de carbón. El acero es usado en puentes, por ejemplo, en perfiles y placas. Su comportamiento es Elásto-Plástico. Grados comunes de Acero (ASTM A572) son 42, 50, 55, 60 and 65 (Alta resistencia). Grad o del acero Max espesor Carbón Max Fosforo Max Fosforo Max Sulfuro Max Punto de fluencia Min [ksi] Punto de fluencia Min ksi [MPa] Resiste ncia a la tensión [ksi] Resistencia a la tensión [MPa] A57 2 42 6" 0.21 % 1.35 % 0.04 % 0.05 % 42 [290] 60 ksi [415] A57 2 50 4" 0.23 % 1.35 % 0.04 % 0.05 % 50 [345] 65 ksi [450] Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO 139 140
  • 71. 13/01/2023 71 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales STEEL 141 142
  • 72. 13/01/2023 72 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales CONCRETO Es un material estructural compuesto que generalmente consiste en una mezcla de agregados petreos, cemento y agua. Tiene un excelente comportamiento a la compresión, pero es debil a tensión. Los tipos estan relacionados la resistencia a la compresión (3500 to 8800 psi, 20 to 60 MPa). Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales CONCRETO Curva Esfuerzo-Deformación 143 144
  • 73. 13/01/2023 73 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACORTAMIENTO ELÁSTICO DEL CONCRETO Durante la exposición del concreto a la atmosfera, se pierda una fracción del agua original, causando acortamiento. La mangnitud del acordamiento varia dependiente la humedad, tamaño del elemento y cantidad de refuerzo no pre-esforzado. Valoes comunes de deformación por acortamiento elástico son: 0.0002 to 0.0004. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales CREEP El Creep es un fenómeno en el cual se presenta un incremento de la deformación del concreto ante cargas constantes. La cantidad de deformación depende de la edad del concreto ante la carga, nivel de esfuerzos, húmedad relativa, tamaño del elemento y refuerzo. Deformaciones por Creep varían entre 1.5 a 2.5 veces la deformación por acortamiento elástico. 145 146
  • 74. 13/01/2023 74 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO como refuerzo del concreto (Baras) Las barras de acero se ubican en el concreto para proveer resistencia a la tensión. La forma más común para denominas las barras es en función del diámetro en fracciones de ⅛ de pulgada, por ejemplo: #8 = 8⁄8 pulgadas = 1 pulgada de diámetro. Tamaños US: 3,4,5,6,7,8, 9,10,11,12,14 y 18 El grado de denominación es igual al mínimo esfuerzo de fluencia de la barra en ksi. Barras de refuerzo son fabricadas comúnmente en grados 40, 60, and 75. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO DE PREESFUERZO Usualmente son hebras de siete alambres (0.5 or 0.6 in. diameter) o barras, llamados torones. Una de las hebras se ubica recta en el centro y esta forrada por las restantes seis en un patron heliptico. Dos tipos: “baja relajación” o “relajación normal”. Dos grados 250 (fu=250,000 psi 1700 MPa) or 270 (fu=270,000 psi 1900 MPa). 147 148
  • 75. 13/01/2023 75 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO DE PREESFUERZO. Curva Esfuerzo-Deformación Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales RELAJACIÓN DE ACERO DE PREESFUERZO La relajación es una reducción del esfuerzo del cable de acero de pre-esfuerzo en el tiempo. 149 150
  • 76. 13/01/2023 76 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales FRP Fibre-reinforced plastic (FRP) (tambien fibre-reinforced polymer) es un material compuesto hecho de: fibra (refuerzo) y resina (matriz polimerica) Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales FRP. Pultruded profiles and plates 151 152
  • 77. 13/01/2023 77 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales FRP. Pultruded profiles and plates Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales FRP. Pultruded profiles and plates 1 153 154
  • 78. 13/01/2023 78 Hector Aroquipa Velasquez Puente GFRP Pedestrian en Lleida (España), 2003 Luz Central =38 m (125ft) PEDELTA Principios del diseño de puentes Materiales Hector Aroquipa Velasquez GFRP Bridge at Klipphausen (Alemania), 2008 Principios del diseño de puentes Materiales 155 156
  • 79. 13/01/2023 79 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO INOXIDABLE • Acero inoxidable.Aleación de acero con al menor 11% de Cr y otros componentes como Ni, Mo, N, etc. • Alta resistencia, excelente comportamiento ante fatiga y ductilidad. • Gran resistencia a la corrosión. • Un amplio rango de grados de aceros inoxidables esta disponible según la aplicación (hay más de 100 tipos diferentes comúnmente utilizados). Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Materiales ACERO INOXIDABLE Acero inoxidable duplex 157 158
  • 80. 13/01/2023 80 Hector Aroquipa Velasquez Puente Menorca (Acero inoxidable) (España), 2004 Luz central = 45 m (148 ft) PEDELTA Principios del diseño de puentes Materiales Puente SANT FRUITÓS (Acero inoxidable) (España) PEDELTA 159 160
  • 81. 13/01/2023 81 Hector Aroquipa Velasquez Puente peatonal en GFRP y acero inoxidable en Zumaia (España), 2009 Luz central = 28 m (92 ft) PEDELTA Principios del diseño de puentes Materiales Hector Aroquipa Velasquez Puente peatonal en GFRP y acero inoxidable en Vilafant (España), 2011 Luz central = 45 m PEDELTA Principios del diseño de puentes Materiales 161 162
  • 82. 13/01/2023 82 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Experiencia Colombiana Puentes precolombinos Los puentes desarrollados por los Incas, y que hasta la actualidad aún son usados por algunos pueblos indígenas de la región, fueron de varios tipos de donde se destacan: 1Troncos de árboles, que se usaron cuando la distancia entre cada margen lo permitía. 2 los puentes de “criznejas“. Llegaron a tener 50 m de luz. El material empleado dependía de lo que se hallaba en la región, incluidas la fibras de magüey si no había ramas de árboles flexibles y duros”. Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana Puente de criznejas 163 164
  • 83. 13/01/2023 83 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Experiencia Colombiana Puentes precolombinos – Tribus indígenas Tribu Tairona: Puentes monolíticos = Tallados en piedra Puentes compuestos = Consisten en varias lajas planas puestas una después de la otra y que descansan sobre piedras verticales clavadas en el cauce del río. Para luces considerables (más de 30 m) se construyeron un tipo de puentes colgantes utilizando bejucos y madera en una especie de puente colgante apoyado en grandes árboles en las orillas opuestas Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Experiencia Colombiana Puentes de la colonia Puente San miguel: Primer puente construido en Santafé de Bogotá en el año 1551. Puente en madera. Puente de Boyacá: Es una pequeña estructura en arco construida a principios del siglo XVIII en la vía Bogotá- Tunja y atravesada por el río Teatinos. 165 166
  • 84. 13/01/2023 84 Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana Puente de Boyacá Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana Puente el común 167 168
  • 85. 13/01/2023 85 Hector Aroquipa Velasquez Puente Navarro (1899) Monumento nacional desde 1994 San Francisco Bridge Company Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Puente de Occidente (1895) Luz = 280m Ancho = 3m Monumento nacional desde 1978 José Maria Villa Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX 169 170
  • 86. 13/01/2023 86 Hector Aroquipa Velasquez Puente Luis Ignacio Andrade (1952) Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Puente Luis Ignacio Andrade (1952) Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Ubicación: Vía Honda- Villeta - TobiaGrande - Bogotá Fecha: 1952 Obstáculo: Río Magdalena Longitud: 260 m Tipología: Colgante Material Acero (cerchas) - Concreto (vigaspostensadas) Costo Aproximado: $1.100 millonesde pesos 171 172
  • 87. 13/01/2023 87 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Experiencia Colombiana Puentes pre-esforzados Prefabricados S.A. esforzado en 1952 trajó el sistema suizo de pre- para hacer viguetas, entrepisos, cubiertas en concreto y pos-tensado en puentes. Pacadar: Profesor Enrique García Reyes constituyó junto a otras empresas nacionales e internacionales la empresa “Piezas Armadas con Acero de Altísima Resistencia” (Pacadar). En 1956 produjo las primeras viguetas pre-tensadas. Hector Aroquipa Velasquez Esquema primeros puentes pretensados en Colombia Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX 173 174
  • 88. 13/01/2023 88 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Experiencia Colombiana Puentes pre-esforzados Puente Santa Rosita (1956) = Primer puente pos- tensado en Colombia. Diseñado por el ingeniero Medardo Castro. Firma Ingeniería de puentes (Serrano Gómez y Cía. y Restrepo y Uribe y Cía.) = Fue pionera en construcción de puentes pos-tensados, de los que destacan La Barra en la costa atlántica, el puente sobre el vertedero de la represa del Sisga, puentes en Av. 68 x calle 26, Av. 68 x Av. 19, numerosos puentes en las carreras 5, 7, 10 y 13. Se utilizaban alambres como acero de pre-esfuerzo. Hector Aroquipa Velasquez Puente sobre el vertedero de la represa del Sisga (1958) Luz = 47 m Ancho = 9.3 m 4 vigas de 2.5m de alto Firma: Ingeniería de Puentes Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX 175 176
  • 89. 13/01/2023 89 Hector Aroquipa Velasquez Reseña Histórica de los puentes Experiencia Colombiana Puentes pre-esforzados Pretensados de Colombia S.A. (1962) = Firma de prefabricados que actualiza la practica en concreto pre- tensado en el país: • Pre-tensado no lineal. • Vigas T y TT. • Tensado con torones en lugar de alambres. Estructuras pretensadas Ltda. = construyó numerosos puentes en Bogotá en la alcandía de Virgilio Bardo Vargas a finales de los años 70‘s. Hector Aroquipa Velasquez Puente calle 100 con Cra. 7 (1968) Utilizan apoyos elastoméricos de Escobar y Martinez Ltda. Estructuras pretensadas Ltda. Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX 177 178
  • 90. 13/01/2023 90 Hector Aroquipa Velasquez Puente Laureano Gomez (1974) O Puente Pumarejo Ricardo Morandi Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Ubicación: a24Km de laedsembocaduradel Río Magdalena Fecha: 1973 - 1974 Obstáculo: Río Magdalena Longitud: 1499 m Tipología: Atirantado - Voladizos Sucesivos Material Concreto (Postensado) Costo Aproximado: $ 143.200.000 179 180
  • 91. 13/01/2023 91 Hector Aroquipa Velasquez Puente Laureano Gomez (1974) Tramos de aproximación en vigas portensadas. Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Puente Laureano Gomez (1974) Construcción de pilas 181 182
  • 92. 13/01/2023 92 Hector Aroquipa Velasquez Puente Laureano Gomez (1974) Contrucción Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Puente Laureano Gomez (1974) Construcción Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX 183 184
  • 93. 13/01/2023 93 Hector Aroquipa Velasquez Puente Laureano Gomez (1974) Rehabilitación tirantes (2006) Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Puente Laureano Gomez (1974) Rehabilitación pilas (2006) Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX 185 186
  • 94. 13/01/2023 94 Hector Aroquipa Velasquez Puente Juanambu (1976) Vía Pasto-Popayán Primer Puente en voladizos Sucesivos Premio Nacional de Ingeniería 1977 Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Intersección Puente Aranda (1980) T. Y . Lin Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Reforzado en el 2010 por Pedelta 187 188
  • 95. 13/01/2023 95 Hector Aroquipa Velasquez Puente Cesar Gaviria Trujillo (1997) Luz central= 211 m Longitud total atirantado = 404 m Integral S.A. Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XIX y XX Hector Aroquipa Velasquez Intercambiador vial de Peldar (2003) Pedelta Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XXI 189 190
  • 96. 13/01/2023 96 Hector Aroquipa Velasquez Intercambiador vial de Peldar (2003) Pedelta Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XXI Ubicación: Autop Sur - Las Vegas- Cll 37 sur (Envigado - Antioquia) Fecha: 2001-2003 Obstáculo: Cll 37 sur (Envigado) Longitud: 240 m Tipología: Atirantado Material Concreto (Postensado) Costo Aproximado: $ 24.000 millonesde pesos Hector Aroquipa Velasquez Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XXI Ubicación: Barrancabermeja(Stder) - Yondó (Antioquia) Fecha: 2005 - 2006 Obstáculo: Río Magdalena Longitud: 917 m Tipología: VoladizosSucesivos Material Concreto (Postensado) Costo Aproximado: $44,555 millonesde pesos. Puente Guillermo Gaviria Correa (2006) Dario Farias 191 192
  • 97. 13/01/2023 97 Hector Aroquipa Velasquez Puente Portachuelo (2009) Pedelta Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XXI Hector Aroquipa Velasquez Puente Portachuelo (2009) Pedelta Principios del diseño de puentes Experiencia Colombiana. Siglo XXI Ubicación: VíaCapellanía- B ogotá Fecha: 2009 Obstáculo: VíaFérrea Longitud: 339 m - 364 m Tipología: Vano aVano (Losa Aligerada) Material Concreto (Postensado) Costo Aproximado: $7.500 millonesde pesos 193 194
  • 98. 13/01/2023 98 Hector Aroquipa Velasquez Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación 1. Introducción • Los puentes son estructuras que se han construido a lo largo del tiempo para la circulación de personas, transporte de mercancía y traslado de insumos de un sitio a otro, entre otros, generándose pasos vehiculares y vías férreas que han servido para superar diferentes obstáculos naturales tales como ríos y lagos o incluso atravesar zonas pobladas. • En la figura se puede observar un puente construido con la finalidad de superar una barrera natural. Figura 1.1. Puente de Chiapas-Mexico. 195 196
  • 99. 13/01/2023 99 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación 1. Introducción • Por su parte, en la figura se observa un puente cuya función principal consiste en superar un obstáculo superficial, en este caso una autopista. Figura 1.2. Puente de la calle Sheikh Zayed. Dubai. Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación 2. Historia y Evolución de los puentes • La influencia de siglos pasados en el diseño de puentes indica que, para entender mejor las tendencias actuales, se debe conocer la evolución de la ingeniería de puentes, teniendo en cuenta factores como los materiales empleados, la cultura de la sociedad y la transferencia de patrimonio. • El origen de los puentes se ubica en la prehistoria, los primeros puentes se realizaron con elementos naturales simples, por ejemplo, los primeros humanos podían dejar caer un tronco de árbol sobre un rio creando una especie de puente, de forma tal que se pudiese superar el obstáculo que impedía su paso. • La estructura de puente más antigua que se ha construido a lo largo de la historia de la humanidad, se remonta a la época de la civilización de Babilonia, en donde se ordenó la construcción de un puente sobre el rio Eúfrates para unir los barrios de la cuidad de Babilonia. Dicho puente tenía una longitud superior a 900 m y contaba con 100 pilares de piedra que sostenían una plataforma. Figura 2.1. Clam Bridge, Ingleterra. 197 198
  • 100. 13/01/2023 100 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación 2. Historia y Evolución de los puentes • Con el paso del tiempo, el hombre ha puesto a prueba su ingenio, para poder construir obras en donde no solamente pueda utilizar los materiales que le brinda la naturaleza. • En la siguiente figura se muestra el Clam Bridge, el cual es uno de los puentes más particulares y bellos del mundo, no tanto por su arquitectura, la cual es muy simple, sino por sus raíces con el pasado. Se encuentra ubicado en Wycoller, un poblado de Lancashire Inglaterra, su origen data de hace aproximadamente 10.000 años. Hector Aroquipa Velasquez El puente Arkadiko, uno de los más antiguos de Europa, se encuentra en Grecia. Crédito: Flausa123 / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0 Triple puente de Kalogeriko, tkachuk / Getty Images/iStockphoto 199 200
  • 101. 13/01/2023 101 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación El Puente Rialto es el puente más antiguo de los cuatro puentes que cruzan el Gran canal de Venecia, fue construido entre 1588 y 1591 para sustituir al anterior puente de madera, ya que éste se había derrumbado en dos ocasiones y se había quemado una vez. Su estructura consiste en dos rampas inclinadas unidas por un pórtico central, y se encuentra apoyado en 600 pilotes de madera. Este puente rompe con la tradición arquitectónica de construir puentes de estilo romano. Figura 2.2. Puente Rialto (Venecia, Italia) Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación • Por otra parte en los años 1578 y 1604 se construyó el Puente Neuf, considerado el puente más antiguo de París, y en la ciudad de Ispahán ubicada en Irán se construyó un puente extraordinario constituido por 18 bóvedas alrededor del año 1667. • Hasta el siglo XVII los puentes se construyeron mediante técnicas de construcción que se comparaban y evaluaban a través del tiempo, pero no con técnicas basadas en un enfoque teórico. Fue a partir de este siglo que comenzaron a realizarse las primeras aproximaciones desde el punto de vista de cálculo. • Puede decirse que es a partir del XVIII en que se revive el arte de construir puentes en Europa, especialmente en Francia. En las Figuras 2.3 y 2.4 se puede observar el puente de San Anton creado en el siglo XIV, y el Puente Nuevo de España, construido en el siglo XVIII. 201 202
  • 102. 13/01/2023 102 Hector Aroquipa Velasquez Figura 2.3. Puente de San Antón. Vizcaya-España. Siglo XIV. Figura 2.4. Puente Nuevo, España. Año XVIII. Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación • Es entonces en el siglo XIX en donde la construcción de puentes se caracteriza por tener un crecimiento industrial. Inicialmente el uso de puentes se limitó a transporte de mercancía, como resultado del auge en la construcción de ferrocarriles. Sin embargo, años más tarde, gracias a la promoción de “Ford” para automóviles, apareció una gran demanda en la construcción de puentes para carreteras. • En las Figuras 2.5 y 2.6 se puede observar el Puente colgante de Valladolid y el Puente Tower Bridge, construidos ambos en el siglo XIX. Figura 2.5. Puente colgante de Valladolid, España. Año 1865. Figura 2.6. Tower Bridge, Londres-Inglaterra. Año 1886-1894 203 204
  • 103. 13/01/2023 103 Hector Aroquipa Velasquez Desarrollo de los puentes y clasificación • A partir del siglo XX, el diseño de puentes ha sufrido cambios considerables, ya que la demanda de puentes se ha incrementado considerablemente. Así mismo se hizo inevitable la creación de nuevos sistemas constructivos y de especificaciones de diseño para cada tipo de puente. • En el siglo XX, el occidente del mundo se abocó a la construcción de puentes de concreto armado estándar, mientras que en China se llevaron a cabo gran cantidad de puentes abovedados, especialmente entre los años 1960 y 1970. Cabe destacar que en la provincia de Fujan fueron construidos 1152 puentes de este tipo en dos décadas, representando el 60% de los puentes concluidos durante este período. Figura 2.7. Puente Edmund Pettus, Estados unidos. Siglo XX. Figura 2.8. Golden Bridge, San Francisco-EEUU. Año 1933-1937. Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes • A continuación se presentan algunos puentes ubicados alrededor del mundo que han fijado un record tanto por su altura como por su extensión. 205 206
  • 104. 13/01/2023 104 Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes El puente más alto del mundo • El Beipanjiang Bridge Duge ubicado en la provincia occidental de Guizhou en China, se convierte en el primer puente atirantado en obtener el título del “puente más alto del mundo” en el 2016, con una altura de 565 m y un tramo central de 720 m. Otros logros ingenieriles del puente Duge incluyen uno de los puentes atirantados de celosía de acero de tramo central más largo y una de las torres de puentes más altas en el mundo con 269 m. Figura 3.1. Beipanjiang Bridge Duge (Dugexiang, Guizhou, China). Fuente: http://highestbridges.com/ Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes Puente más largo del mundo • El puente Danyang-Kunshan es el puente más largo del mundo con una longitud de 164.8 Km, sobre el que se asienta la línea de Alta Velocidad Pekín-Shanghái en China. Este se encuentra ubicado entre Shanghai y Nanjing, e incluye una sección de 9 Km de longitud sobre el lago Yangcheng en Suzhou. Fue terminado en el año 2010 e inaugurado en el año 2011. Figura 1. Puente Danyang-Kunshan, China 207 208
  • 105. 13/01/2023 105 Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes Puente más largo sobre el mar • Se trata del puente de la bahía de Quingdao, su longitud es de 42.5 Km y fue inaugurado el 30 de junio de 2011. Es considerado por algunos el puente sobre el mar más largo del mundo y posee más de 5200 pilares. Figura 3.2. El puente de la bahía de Quingdao (China) Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes Puente colgante más largo del mundo • El puente Akashi Kaikyo es el puente colgante más largo del mundo, une Honshū con la Isla de Awaji. Tiene una longitud de 3911 m y su vano central es de 1991 m. Es soportado por dos cables que son considerados los más resistentes y pesados del mundo. Este puente en realidad fue concebido para un vano central de 1990 m pero durante su construcción tuvo que ser alargado 1 m debido a que el terremoto de Kobe del 17 de enero de 1995 separó sus torres casi 1 m. Figura 3.3. Gran puente Akashi Kaikyo. (Japón) 209 210
  • 106. 13/01/2023 106 Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes Puente atirantado más largo del mundo • El puente de la Isla de Russki cuenta con una longitud total de 3.1 Km y dos carriles en cada dirección. Posee dos torres de concreto con una altura de 321 m, y se extiende por el estrecho del Bósfor Oriental conectando a la Isla de Russki con la ciudad de Vladivostok Figura 3.4. Puente de la Isla de Russki (Rusia) Hector Aroquipa Velasquez 3. Records mundiales en puentes Puente de arco más largo del mundo • El Puente Chaotianmen, es un puente de carretera y ferrocarril sobre el río Yangtsé en la ciudad de Chongqing China. Es el puente de arco más largo del mundo por la longitud del vano principal de 552 metros, y tiene una longitud total de 1741 metros. Este puente fue inaugurado en el 2009, y con su vano principal de 552 metros desplazó al Puente Lupu el cual era considerado el puente de arco más largo del mundo, también ubicado en China con un vano central de 550 metros Figura 3.5. Puente Chaotianmen (China) 211 212
  • 107. 13/01/2023 107 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos • A continuación se presenta un listado de los puentes reconocidos mundialmente tanto por su belleza artística como también por su pasado histórico. Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente romano de Córdoba (Córdoba, España) • Este puente se encuentra situado sobre el río Guadalquivir a su paso por Córdoba, y une el barrio del Campo de la Verdad con el Barrio de la Catedral. Fue construido en el siglo I y fue el único puente con el que contó la ciudad durante 20 siglos. Este puente tiene una longitud de 331 m y está conformado por 16 arcos. En 1931 este puente fue declarado como en un bien de interés cultural en la categoría de monumento, formando parte del centro histórico de Córdoba, y en Mayo de 2004 fue convertido en un puente peatonal. Figura 4.1. Puente romano de Córdoba (Córdoba, España). 213 214
  • 108. 13/01/2023 108 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente Vecchio (Florencia, Italia) • El Puente Vecchio es el puente más famoso de Florencia, su imagen es la más conocida y representativa de la ciudad. Sus orígenes se remontan al año de 1345 lo que lo convierte en el puente de piedra más antiguo de Europa. Este puente atraviesa el río Arno en su punto más estrecho. La estructura se sostiene por tres arcos, el principal tiene una luz de 30 m y los otros dos de 27 m. Figura 4.2. Puente Vecchio (Florencia, Italia). Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos • Puentes de las cadenas (Budapest, Hungría) • Es el puente más antiguo que une dos ciudades, en este caso Buda y Pest, que hoy conforman la Capital de Hungría. Sus obras se iniciaron en 1839 y fue inaugurado en Noviembre de 1849. Es un puente colgante, en el cual se han sustituidos los cables principales por cadenas, su vano principal tiene 202 m y fue considerado como uno de los más largos cuando fue inaugurado. Se considera como uno de los uno de los puentes más conocidos sobre el río Danubio. Figura 4.3. Puentes de las cadenas (Budapest, Hungría). 215 216
  • 109. 13/01/2023 109 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente Westminster (Londres, Inglaterra) • Este puente une Westminster y Lambeth en Londres, Inglaterra. Se encuentra sobre el río Támesis y fue inaugurado en el año 1862. Posee una longitud total de 76.2 m, un ancho de 26 m y está conformado por 7 arcos en total. Este puente metálico es considerado como el más antiguo de la zona central del río. Figura 4.4. Puente Westminster (Londres, Inglaterra). Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente de Brooklyn (New York, Estados Unidos) • El puente de Brooklyn une los distritos de Manhattan y Brooklyn en la ciudad de New York, fue inaugurado en el año 1883 y en ese momento fue considerado como el puente colgante más largo del mundo. Mide 1825 m de largo, y la luz entre pilas es de 486.3 m, este puente fue el primer puente colgante que utilizó cables de acero Figura 4.5. Puente Brooklyn (New York, Estados Unidos) 217 218
  • 110. 13/01/2023 110 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente Chengyang (Sanjiang, China) • El Puente Chengyang es un puente muy particular, ya que su función principal es servir de refugio contra fenómenos meteorológicos de lluvias y vientos a los habitantes en Chengyang. Data de aproximadamente 100 años, construido con madera y piedras, tiene una longitud de 64.4 m, un ancho de 3.4 m y su altura neta sobre el rio es de 10 m. Es considerado uno de los puentes históricos más famosos en China, más de un millón de turistas visitan anualmente el distrito de Sanjiang para verlo. Figura 4.6. Puente Chengyang (Sanjiang, China). Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente Sydney Harbour (Australia) • Este puente atraviesa la bahía de Sydney, fue inaugurado en Marzo de 1932 y conecta el centro financiero de la ciudad con la costa norte. Es un puente tipo arco con una longitud total de 1149 m (503 m sobre el agua), altura libre para navegación de 49 m, y su arco se eleva hasta una altura de 134 m. Figura 4.7. Puente Sydney Harbour (Australia). 219 220
  • 111. 13/01/2023 111 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente Verrazano Narrows (New York, Estados Unidos) • El puente Verrazano Narrows es un puente colgante que conecta los distritos de Staten Island y Brooklyn en la ciudad de New York. La longitud de su tramo central es de 1298 m, lo que lo convirtió en el puente colgante más largo del mundo desde el término de su construcción en el año 1964 hasta el año 1981. Hoy en día se mantiene en la lista de los puentes colgantes más largos. Figura 4.8. Puente Verrazano Narrows (New York, Estados Unidos). Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Puente Internacional de amistad (Paraguay y Brasil) • Este puente comunica a las ciudades de Foz do Iguaçu, Brasil y Ciudad del Este, Paraguay, y fue construido entre los años 1956 – 1965. Es un puente tipo arco, con una longitud de 552.4 m, una longitud de arco de 303 m, y una altura total de 78 m. Para su construcción fueron utilizados aproximadamente 43000 m3 de concreto y 2900 toneladas de acero. Hoy en día el comercio entre ambas ciudades es uno de los principales en el mundo, debido a la facilidad de acceso que brinda el puente. Figura 4.9. La Puente Internacional de amistad (Paraguay y Brasil). 221 222
  • 112. 13/01/2023 112 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Figura 4.10. Puente de Angostura (Ciudad Bolívar, Venezuela). Puente de Angostura (Ciudad Bolívar, Venezuela) Este puente fue inaugurado en Enero de 1967, y se encuentra localizado a 5 Km de Ciudad Bolívar, conectando a los estados de Anzoátegui y Bolívar. Es un puente colgante con una longitud total de 1678.5 m, una altura de las torres principales de 119.2 m, un ancho de tablero de 16.6 m y un galibo para la navegación de 51 m. El Puente de Angostura al momento de su culminación fue considerado como el noveno puente colgante más largo del mundo, aun así actualmente sigue siendo el puente colgante más largo de América Latina. Figura 4.11. Puente Sunshine Skyway (Florida, Estados Unidos) Puente Sunshine Skyway (Florida, Estados Unidos) El puente Sunshine Skyway fue inaugurado en el año 1987, este puente atraviesa la Bahía de Tampa, en el Estado de florida. Es un puente atirantado, cuyo vano principal es de concreto pretensado, y tiene una longitud total de 6.67 Km. Sus características principales son las barreras de protección frente a colisiones y las grandes pendientes que conforman su altura total de 131 m. Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Figura 4.12. Puente Nanpu (Shanghai, China). Puente Nanpu (Shanghai, China) El puente Nanpu es uno de los principales puentes en Shanghai China, inaugurado en 1991, atraviesa el río Huangpu Nanpu y es el primer puente atirantado con más de 400 m en el país. El puente cuenta con una longitud de 423 m en su tramo principal, y con una longitud total de 846 m. Posee dos torres en forma de “H” de concreto armado, con una altura de 150 m, de las cuales parten 22 pares de cables de acero dispuestos en forma de abanico que dan apoyo a las vigas principales. . Figura 4.13. Puente Vasco de Gama (Lisboa, Portugal) Puente Vasco de Gama (Lisboa, Portugal) El puente Vasco da Gama fue inaugurado en abril de 1998 y es considerado como el más largo de Europa con 17000 m. El ancho de su calzada es de 30 m y la longitud del mayor tramo es de 420 m. El nombre del puente conmemora los 500 años de la llegada de Vasco de Gama a la India en el año 1498, este puente fue construido como una alternativa al Puente 25 de Abril, y conduce el tráfico que circula entre el norte y el sur del país. . 223 224
  • 113. 13/01/2023 113 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Figura 4.14. Puente Millenium (Londres, Inglaterra) Puente Millennium (Londres, Inglaterra) El puente Millennium de Londres es un puente colgante exclusivo para el paso de peatones, este puente cruza el Río Támesis a su paso por Londres, Inglaterra. Es el primer puente que cruza el Támesis desde que se construyera el Tower Bridge y fue inaugurado en el año 2000. Dos días después de su apertura tuvo que ser cerrado por problemas de vibraciones laterales producto del balanceo de los peatones, lo cual produjo una crítica pública. Las obras para solucionar los problemas duraron desde mayo del 2001 hasta enero del 2002, y costaron aproximadamente 5 millones de libras; y tras un periodo de prueba, el puente se reabrió en febrero de 2002. Figura 4.15. Puente de la mujer (Buenos Aires, Argentina). Puente de la mujer (Buenos Aires, Argentina) El puente de la mujer se encuentra ubicado en la ciudad de Buenos Aires, fue inaugurado en diciembre de 2001; es un puente peatonal de 170 m de largo y 6.20 m de ancho. Se encuentra dividido en tres secciones, dos secciones fijas ubicadas en los extremos del dique, de 25 m y 30.50 m; y una sección central móvil de 102.50 m, que gira y permite en menos de dos minutos el paso de embarcaciones. La sección central posee un apoyo inclinado con un ángulo de 39° y de 34 m de altura. . Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Figura 4.16. Puente Rama VIII (Bangkok) Puente Rama VIII (Bangkok) Es un puente atirantado ubicado en Bangkok, fue inaugurado en el año 2002 y posee un diseño asimétrico con una torre en forma de Y invertida. Posee un vano principal de 300 m y un total de 48 cables atirantados dispuestos en este vano. Figura 4.17. Puente Madeburgo Water (Alemania). Puente Magdeburgo Water (Alemania) El Puente de Magdeburgo, es un puente acuífero que atraviesa el río Elba y conecta el canal de Elbe-Habel a Mittelland. Es considerado como el más largo del mundo en su clase, se comenzó a construir en 1997 y fue inaugurado en Octubre del año 2003. Posee una longitud total de 918 m y un ancho del canal de 34 m. . 225 226
  • 114. 13/01/2023 114 Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Figura 18. Puente Sidney Lanier. (Georgia, Estados Unidos) Puente Sidney Lanier (Georgia, Estados Unidos) Fue inaugurado en el año 2003, es un puente atirantado que cruza el río Brunswick en Georgia. Posee 4 carriles de circulación, 150 m de altura, y es el puente más largo que atraviesa dicha ciudad. Figura 4.18. Puente Donghai (China). Puente Donghai (China) Es un puente ubicado en China, y fue inaugurado en el año 2005. Posee una longitud de 32.5 Km y une las provincias de Shanghái y Zhejiang. Es considerado como uno de los puentes más largos del mundo sobre el mar, y está conformado por una estructura en forma de S, para dar una mejor calidad y facilidad de manejo al usuario Hector Aroquipa Velasquez 4. Puentes mundialmente famosos Figura 4.19. Puente del tercer milenio (Zaragoza, España) Puente del tercer milenio (Zaragoza, España) Es un puente en arco de concreto ubicado en la ciudad de Zaragoza, España, y fue inaugurado en el año 2008. La estructura en forma de arco cuenta con 216 m de luz y con una altura de 35 m. El tablero en total posee una longitud de 270 m y un ancho de 43 m, debido a que su sección transversal está conformada por un total de 6 carriles de circulación, 2 carriles de bicicletas y 2 paseos peatonales. Figura 4.20. Puente del cuerno de oro (Rusia) Puente del cuerno de oro (Vladivostok, Rusia) Es un puente atirantado en Rusia que conecta la bahía de Zolotoi Rog, en la ciudad de Vladivostok, Rusia. Su construcción se inició en el año 2008 y fue inaugurado oficialmente en el año 2012, siendo en su momento el puente atirantado con el mayor vano del mundo. Posee una longitud total de 2100 m, su mayor vano es de 737 m y posee un ancho de 28.5 m. Además cuenta con 6 carriles de circulación y un galibo para la navegación de 64.25 m. 227 228
  • 115. 13/01/2023 115 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5. Concepción de puentes Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes • La selección de la ubicación correcta de un puente es crucial en el diseño y en la planificación del mismo, sin embargo, son las consideraciones de seguridad las que sobre todo rigen los requerimientos técnicos, funcionales, económicos y estéticos, que a su vez también resultan imprescindibles. Es necesario que el puente y cada uno de sus componentes sean seguros, duraderos, fiables y estables 229 230
  • 116. 13/01/2023 116 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes • Por lo tanto, uno de los objetivos más importantes del diseñador, a la hora de la concepción de un puente, debe ser el ofrecer seguridad mediante su respectivo análisis técnico y económico. Cabe destacar que aunque estos dos aspectos son de suma relevancia, no constituyen la totalidad del proceso de diseño ya que la concepción de puentes es un problema de ingeniería compleja. Además de dichos análisis, se deben hacer estudios topográficos, hidráulicos, hidrológicos, geológicos, geotécnicos, estudios de riesgo sísmico, de impacto ambiental y de tráfico. También se deben considerar factores como el sistema de puentes a ser usado, materiales, dimensiones, fundaciones, estética, paisaje local y medio ambiente. Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes • En la concepción de puentes también es importante la visualización del mismo como estructura y como parte de su entorno, para llegar a generar una mejor propuesta. Esto generalmente depende en gran medida de la creatividad del diseñador, su sentido de innovación e invención, su experiencia y conocimiento. Además la visualización del puente tiene como objetivo prever su funcionamiento y comportamiento estructural 231 232
  • 117. 13/01/2023 117 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes • La mejor solución en el diseño de puentes debe proporcionar el material y la capacidad de carga adecuados, y nunca debe comprometer la seguridad de los usuarios. En puentes convencionales la construcción se lleva a cabo por métodos preestablecidos, mientras que en casos especiales, cuya construcción es compleja, por ejemplo en puentes con grandes luces y urgencia de trabajo; los requisitos de construcción particulares se vuelven muy importantes y pueden llegar a influir en la selección del sistema de puente y en sus materiales. Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes • Generalmente los métodos de diseño de puentes están compuestos por dos fases, la fase de diseño preliminar y la fase de diseño final, y se basan en la investigación científica y análisis, y en la práctica y la experiencia de diseños previos. 233 234
  • 118. 13/01/2023 118 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.1. Fase de diseño preliminar • El diseño de puentes generalmente comienza con el desarrollo de posibles alternativas teniendo en cuenta la parte técnica y económica, con el objetivo de encontrar la solución más conveniente en función de las condiciones locales del sitio. Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.1. Fase de diseño preliminar • Durante el diseño preliminar se suelen tomar una serie de decisiones que tienen gran influencia sobre la ubicación del puente, los materiales, tipo de fundación, sistema constructivo, longitud de los tramos, tipos de superestructura, tipos de apoyos, entre otros. • Este diseño preliminar consiste entonces en analizar, perfeccionar y seleccionar las posibles alternativas mediante la elaboración de diversos esquemas del puente. Esto se convierte en una labor ardua ya que no existen fórmulas ni soluciones existentes, esta fase se basa principalmente en la experiencia y creatividad del diseñador, así como también en los requisitos particulares del proyecto. 235 236
  • 119. 13/01/2023 119 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.1. Fase de diseño preliminar • Las comparaciones entre los diferentes esquemas se pueden realizar mediante el uso de software de diseño de puentes, para obtener así una serie de alternativas en un corto periodo de tiempo, aunque se debe tener presente que hay situaciones específicas de sitio que pueden ser imposibles de representar mediante software. Los factores que influyen en la selección del esquema son diversos, y existen tantas variables que es complicado obtener una respuesta directa, es por ello que las comparaciones deben comprobar la racionalidad, aplicabilidad, viabilidad y economía de los esquemas en consideración. Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.2. Fase de diseño final • En muchos aspectos el diseño de puentes se basa en un análisis exacto y por esta razón es análogo a la solución de problemas matemáticos, donde los resultados se obtienen llevando a cabo el examen del problema y mediante la utilización de modelos matemáticos. Este enfoque funciona para análisis técnicos y económicos, sin embargo deja de lado una parte importante del proyecto, en primer lugar porque muchos problemas no pueden resolverse numéricamente, y en segundo lugar porque los modelos pueden corresponder o no a la situación real. En conclusión el análisis técnico puede resultar no muy significativo en la solución de los problemas como: la elección del tipo de puente, del tipo de material, dimensiones generales, entre otros; problemas que se suelen resolver en base a consideraciones generales y a juicio del diseñador. 237 238
  • 120. 13/01/2023 120 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.2. Fase de diseño final • Esta fase consta de un estudio detallado y de análisis del comportamiento estructural y estabilidad del puente. También se deben efectuar estudios económicos y de seguridad detallados, para tomar las decisiones finales del sistema en cuanto a los materiales a ser empleados, las dimensiones, sistemas de luces, ubicación de las fundaciones, entre otros. Para la elección final de la alternativa es necesario determinar cuál es la propuesta más coherente y la que más se adapte a las normativas vigentes. Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.2. Fase de diseño final • De igual forma, en esta fase se determina la capacidad del puente y la carga vertical que el mismo puede soportar, para ello se debe considerar el número de vehículos que pasan por un momento dado. La capacidad de un puente viene definida por el número de carriles y su ancho. 239 240
  • 121. 13/01/2023 121 Hector Aroquipa Velasquez 5. Concepción de puentes 5.2. Fase de diseño final • Una estructura de un puente se considerará funcional cuando cumpla con los requisitos de transporte, seguridad, capacidad de la vía, ofrezca comodidad en las instalaciones, sea eficaz en la mano de obra y materiales, y se puede completar en un plazo de tiempo razonable. Los diseñadores deben ser cada vez más ingeniosos para poder superar situaciones más difíciles, ya que día a día crece la demanda de transporte, y el mismo se hace más veloz y de mayor peso. Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes • El computador se ha transformado en una herramienta invaluable para el ingeniero de puentes. El ordenador permite realizar análisis muy precisos en tiempos muchos menores que si se utilizasen métodos manuales y provee al ingeniero mayor flexibilidad para modificar las dimensiones de los miembros e investigar diferentes condiciones de apoyo, diferentes condiciones de carga, diferentes criterios de modelado, lo cual sería casi imposible mediante cálculos manuales en tiempos muy reducidos. 241 242
  • 122. 13/01/2023 122 Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes • De igual forma, el ordenador permite al ingeniero efectuar análisis sofisticados que serían muy tediosos y consumirían mucho tiempo si los efectuásemos a mano. Esto permite mayor flexibilidad, pero a su vez exige que el ingeniero se familiarice con el software de su preferencia y conozca sus limitaciones y capacidades y verifique los resultados de sus análisis. Este uso responsable del ordenador es esencial para mantener el control profesional del análisis y diseño del proyecto. Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes Nota: El ordenador no puede sustituir la formación académica del ingeniero, y mucho menos su experiencia, juicio y responsabilidad. 243 244
  • 123. 13/01/2023 123 Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes Algunas recomendaciones para hacer un uso responsable de las herramientas informáticas de análisis y diseño de puentes son:  Conocer los autores del software, propósito original e historia del mismo, con la finalidad de evaluar la autenticidad, confiabilidad y soporte técnico disponible para garantizar la madurez del software.  Obtener la documentación del usuario completa, así como, ejemplos de entrada (input) y salida de datos (output).  Esforzarse por familiarizarse con el flujo del software y sus algoritmos internos al mayor detalle posible.  Obtener entrenamiento y soporte técnico de usuarios experimentados.  Correlacionar los resultados del software (o por lo menos de alguna sección critica) mediante un detallado análisis manual aplicando los procedimientos en los cuales se confía.  Evitar volverse un fanático de un único software y siempre verificar sus resultados. Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes • Existe un gran peligro en relación al uso irresponsable del ordenador. Los ingenieros poco experimentados deberán invertir su tiempo no solo en el manejo de los softwares, sino también en aprender los fundamentos de las teorías estructurales. El desarrollo de habilidades de cálculo manual suministra una excelente base de aplicación teórica y practica para el desarrollo de ingenieros de puentes responsables. • En el mercado existe una gran cantidad de softwares de cálculo de puentes que han ido evolucionando a través de los años. A continuación se enumeran algunas de estas herramientas de análisis y diseño 245 246
  • 124. 13/01/2023 124 Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes 6.1. Midas Civil • Midas Civil es un software de última generación que cuenta con una interfaz fácil de usar y funciones de diseño óptimas que toman en cuenta las etapas de construcción y las propiedades dependientes del tiempo. • Midas Civil está equipado con funciones para cualquier análisis de puente, lo que elimina la necesidad de utilizar múltiples programas. • Cuenta con las herramientas requeridas para el análisis y diseño sísmico de un puente. Se pueden efectuar análisis con espectros de respuesta, análisis push-over y análisis de tiempo historia con definiciones integradas del Código de Diseño Sísmico AASHTO LRFD. • El programa cuenta con asistentes (Wizard) que se suelen utilizar para el modelado de puentes complejos, así como también para puentes convencionales, lo cual permite ahorrar mucho tiempo. El Wizard incluye puentes complejos como atirantados, colgantes y segmentales. Adicionalmente el programa cuenta con herramientas especiales para el modelado de puentes curvos en 3D. Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes 6.2. AUTODESK STRUCTURAL BRIDGE DESIGN • Autodesk Structural Bridge Design, es un software de ingeniería de alta tecnología que ofrece un módulo de sección, un módulo de vigas, y un módulo de análisis, integrados en un solo producto para proporcionar una herramienta adicional para el análisis de estructuras de puentes. • El software incorpora estudios de cargas, análisis estructural y verificaciones, para los distintos códigos de diseño de mayor uso en la actualidad, para puentes de tramos cortos y medianos, arrojando reportes de diseño de forma rápida. • El programa ofrece herramientas de diseño y análisis para puentes tanto en acero como en concreto, utilizando diferentes códigos internacionales de diseño de puentes, incluye el código estándar británico (BS 5400), el código americano (AASHTO LRFD), el código de puentes de Australia (AUSTROADS / AS 5100), el manual de puentes de Nueva Zelanda y el Eurocódigo. • Por tratarse de un software perteneciente a la plataforma Autodesk, el mismo puede ser enlazado con el software InfraWorks 360 con la finalidad de desarrollar detallados mucho más completos. 247 248
  • 125. 13/01/2023 125 Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes 6.3. CSI Bridge • CSI Bridge es una herramienta computarizada de ingeniería donde se integran el modelado, análisis y diseño de estructuras de puentes. La facilidad con que todas estas tareas se pueden lograr hace que el CSI Bridge sea un software muy versátil y productivo. Utilizando CSI Bridge, se pueden definir fácilmente geometrías complejas, condiciones de entorno y casos de carga. El programa incluye una amplia selección de plantillas para iniciar rápidamente un nuevo modelo de puente, esta opción es bastante útil para comenzar el modelo a partir de definiciones iniciales y posteriormente adaptarlo. • Mediante CSI Bridge se pueden diseñar puentes simples o complejos, de concreto, acero y mixtos. De igual forma se pueden modelar diafragmas, apoyos, estribos, pilares, vigas, juntas, etc. • El programa permite definir rápidamente los carriles y los vehículos, incluyendo los efectos del ancho. También presenta diagramas de Gantt simples y prácticos, para simular las secuencias de construcción y programación de la obra. • Bridge “Wizard" es una potente herramienta que ayuda a los usuarios en la creación de los modelos con instrucciones y orientación detallada en cada paso. Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes 6.4. LARSA • El software se especializa en el análisis de puentes y estructuras. Se encuentra en uso comercial desde hace más de 25 años, proporcionando lo último en tecnología de computación. • El software LARSA's 4D BRIDGE SERIES proporciona un entorno de elementos finitos 3D para el análisis, diseño y calificación de puentes, sin la necesidad de utilizar herramientas adicionales. Ofrece soluciones especializadas para puentes, con herramientas innovadoras, para garantizar que la estructura sea capaz de soportar la vida de un proyecto de puentes. Muchos profesionales de la ingeniería utilizan el LARSA 4D para diseño de puentes de tramo cortos y largos. 249 250
  • 126. 13/01/2023 126 Hector Aroquipa Velasquez 6. El software como herramienta de análisis y diseño de puentes 6.5. ABAQUS • Está conformado por un conjunto de programas informáticos de simulación que utilizan el método de los elementos finitos (MEF) para realizar cálculos estructurales estáticos lineales y no lineales, y dinámicos (incluyendo simulación de impactos); también permite resolver problemas de contacto de sólidos, térmicos, de acoplamientos acústico-estructurales, de mecánica de los fluidos, piezoeléctricos, entre otros. • La ventaja del ABAQUS está en la optimización de procesos, en las comparaciones de materiales, y en el análisis de la formación general, lo cual permite reducir tiempos, esfuerzo y optimizar materiales. • Mediante el análisis de elementos finitos, es posible ejecutar simulaciones paramétricas utilizando diferentes propiedades de los materiales, con la finalidad de simular el comportamiento de un material antes de su fabricación, en el que no se conocen las propiedades que el material deba poseer. Hector Aroquipa Velasquez 7. Enfoque BIM • BIM es la abreviatura de Building Information Modeling (Modelado de la Información de la Edificación), y se refiere a un conjunto de metodologías de trabajo y herramientas, que se caracterizan por utilizar información de forma coordinada, coherente, computable y continua, de una o más bases de datos compatibles, con la finalidad de generar un modelo de información global de la estructura que se pretende diseñar o construir. • El objetivo del sistema BIM es que el proyecto pueda llevarse a término por parte de múltiples usuarios, aunque se ocupen de disciplinas diferentes, por eso es esencial conseguir que la información esté coordinada. Esto quiere decir que, por ejemplo, dos arquitectos podrán trabajar en el mismo proyecto con la seguridad de que la información que uno actualice estará disponible automáticamente para el segundo. Lograr esto es bastante fácil con las aplicaciones de CAD convencionales, si se emplean los procedimientos adecuados y hay pocos usuarios, pero empieza a complicarse en proyectos grandes dónde intervienen muchos modelos y diseñadores. 251 252
  • 127. 13/01/2023 127 Hector Aroquipa Velasquez 7. Enfoque BIM 7.1. Revit (Autodesk) Revit es un software que admite una metodología de trabajo BIM, que va desde el concepto hasta la construcción. Este programa data de 1997, pero se popularizó a partir del 2002, cuando su empresa desarrolladora Revit Technology Corporation fue comprada por Autodesk Inc. Dentro de este programa podemos encontrar: • REVIT Architecture. • REVIT Structure • REVIT MEP (Instalaciones) 7.2. ArchiCAD (Graphisoft) Graphisoft nació en 1982 en Budapest, Hungría, y en el año 1984 sacó al mercado ArchiCAD 1.0, el primer software de CAD en 3D. Al igual que el Revit, es un software BIM, que genera un modelo virtual completo de la estructura, el cual está conformado por una base de datos con información constructiva de todo tipo. 7.3. Allplan (Nemetschek) • Es un software desarrollado por el grupo Nemetschek AG en el año 1983, es una empresa líder en el mercado de software BIM, e incorpora los sectores de arquitectura, ingeniería y construcción. 7.4. TEKLA Su nombre es la abreviatura de la expresión finlandesa “Teknillinen Laskenta Oy”. Tekla es considerado uno de los softtware más especializados en el proceso de detallado de estructuras. Hector Aroquipa Velasquez 7. Enfoque BIM 7.4. TEKLA Su nombre es la abreviatura de la expresión finlandesa “Teknillinen Laskenta Oy”. Tekla es considerado uno de los softtware más especializados en el proceso de detallado de estructuras. Tekla Structures interactúa con los softtware líderes de diseño y análisis de la industria, y hace posible la coordinación entre ingenieros, arquitectos, consultores y contratistas. Con el software Tekla se puede: • Integrar el modelado con la documentación y el análisis estructural, • Compartir información libremente con los participantes del proyecto, • Utilizar diferentes materiales constructivos en los modelos, • Reducir errores, • Y coordinar el diseño de forma armónica. Tekla está totalmente automatizado y cuenta con muchas herramientas para optimizar el diseño de estructuras tanto para edificaciones como para puentes. El programa permite comparar las diferentes alternativas de los esquemas de diseño y gestionar cambios con facilidad en la plataforma BIM. Tekla maneja muy bien grandes modelos, y el software proporciona velocidad y precisión, lo que hace que el detallado sea práctico y rentable. 253 254
  • 128. 13/01/2023 128 Hector Aroquipa Velasquez 8. Enfoque BrIM • BrIM es la abreviatura de Bridge Information Modeling (Modelado de Información de Puentes), y puede definirse como el conjunto de sistemas, métodos y medios de almacenamiento digital, que sirven para generar un modelo de información global de un puente, el cual combina la información de diseño y de construcción de varias disciplinas. • BrIM proporciona un sistema de modelado que permite utilizar información completa, organizada y coordinada de varios aspectos del diseño y construcción de un puente. Esta información puede ser aprovechada por las distintas personas involucradas en el proyecto, según los requerimientos particulares de cada uno. • Los modelos que forman parte del sistema BrIM, son el modelo geométrico, analítico, físico y de construcción, los cuales son integrados con la finalidad obtener un modelo común. Dentro de los objetivos del BrIM se tiene: ofrecer un producto final de forma eficiente, acortar la ruta crítica, reducir la incertidumbre en el control de proyectos, minimizar los impactos de construcción, reducir riesgos, e implementar un sistema de gestión en puentes. • Para la estimación de costos en un proyecto, generalmente el encargado de cuantificar estas cantidades comienza con la lectura e interpretación de los planos, lo cual aumenta la probabilidad de error humano, sumado a cualquier inexactitud en los dibujos originales. El tiempo empleado en la estimación de costos varía con cada proyecto, y generalmente la mayor parte del mismo se gasta en la cuantificación de materiales. Estos problemas se pueden solucionar utilizando programas de cálculo que empleen la metodología BrIM, ya que minimizan el esfuerzo cuando se efectúan modificaciones dimensionales en el proyecto y en las características de los elementos Hector Aroquipa Velasquez ¡Gracias …! 255 256