Ensayo Estructura de Puentes en Arco

BENEMERITA UNIVERSIDAD AUTONOMA DE
PUEBLA

FACULTAD DE INGENIERIA

COLEGIO DE INGENIERIA CIVIL

DESARROLLO DE HABILIDADES EN EL USO DE LA TECNOLOGIA,
LA INFORMACION Y LA COMUNICACIÓN

GABRIELA YAÑEZ PEREZ
ENSAYO “ESTRUCTURA DE PUENTES EN ARCO

MOISES ALEJANDRO PEREZ SANCHEZ
CARLOS ALBERTO CRUZ CRUZ
JOSE CARLOS SORCIA RAMIREZ
JOAQUIN HERNANDEZ LOPEZ
DAN MARTINEZ GARCIA

FECHA: 15/11/13

OTOÑO 2013

ESTRUCTURA DE PUENTES EN ARCO

Los puentes en arco como su nombre lo dice, son aquéllas cuya estructura va de
un punto a otro punto formando un arco, o simplemente formado por varios arcos,
estos trabajan transfiriendo el peso propio del puente y las sobrecargas de uso
hacia los apoyos mediante la compresión del arco, donde se transforma en un
empuje horizontal y una carga vertical.
Este tipo de puentes fueron inventados por los antiguos griegos, quienes los
construyeron en piedra. Más tarde los romanos usaron cemento en sus puentes
de arco. Algunos de aquellos antiguos puentes siguen estando en pie. Los
romanos usaron solamente puentes de arco de medio punto, pero se pueden
construir puentes más largos y esbeltos mediante figuras elípticas o
de catenaria invertida. En cuanto al diseño estructural, es necesario conocer los
componentes de estos tipos de puentes, y a sí mismo el estudio de dichos
materiales.
Desde el origen de los tiempos el hombre ha tenido la necesidad de hacer
prácticas de medición, con el fin de cuantificar dinero, distancias, tiempo etc.
Siempre existirán medidas para cada cosa, dichas medidas son de vital
importancia en el mundo de la ingeniería, que es una ciencia que necesita del
estudio, conocimiento, manejo y dominio de las matemáticas, y estas a su vez se
encargan de medir y cuantificar cualquier fenómeno, objeto o evento. De ahí la
importancia de la medición en la ingeniería. Cada rama de la ingeniería está
enfocada a diferentes conceptos de medición, en este caso hablaremos acerca de
la ingeniería civil como objeto de estudio para visualizar los tipos de estrategias de
mediciones en las estructuras.
En la actualidad hay un cambio decidido en la actitud de los proyectistas hacia la
aplicación de los métodos analíticos en la solución de los problemas de ingeniería.
Ya no se basa el proyecto principalmente en formulas empíricas. La combinación
de métodos analíticos con ensayos en laboratorios es el camino aceptado
generalmente para la solución de los problemas técnicos.
Los tipos de máquinas y estructuras cambian muy rápidamente con preferencias
en la nueva rama de la industria y, por lo general, el tiempo no permite que se
reúnan los datos empíricos necesarios. El tamaño y coste de las estructuras
constantemente, lo que origina una exigencia cada vez mayo en la seguridad de
las mismas. La construcción debe reunir las condiciones necesarias de solidez y
seguridad y reducir al mínimo el gasto de material.

---Para obtener un buen control de seguridad en la estructura de puentes, se
obtendrá de la respuesta de un determinado material, ordenado según una
determinada tipología bajo el efecto de unas acciones. Pero la tecnología actual
nos permite analizar las propiedades de los materiales, y así determinar la forma
en que se utilizará cada uno de ellos.
De acuerdo a Monleón, S.(1997). Nos dice que un puente puede descomponerse
en tres partes principales:
1. Tablero, que recibe directamente las
sobrecargas debidas al tráfico.
2. Sistema primario, que soporta el tablero y
trasmite las cargas a los apoyos.
3. Subestructuras, se incluyen pilas y
estribos
con
sus
correspondientes
cimentaciones y aseguran la transición de
las cargas desde el sistema primario hasta
el terreno.

Monleón, S.(1997). En este caso el
sistema primario está constituido por
dos arcos tangentes en clave
conectados al tablero

El puente es una estructura compuesta por
elementos constructivos que configuran
individualmente sistemas resistentes elementales, como la viga y la placa. Y para
la determinación del estado de desplazamientos y tensiones en este tipo de
construcción exige la adopción de un modelo estructural

Monleón, S.(1997). Sistema primario y
estructuras (arco y estribos en este
caso)

Modelos estructurales válidos para el análisis de tableros.
Modelización del tablero

Modelo 1D

I.

Monleón, S.(1997).

Ecuaciones
comportamiento
tablero
Tablero modelizado como Teoría de vigas

de
del

viga única.
II.

III.

Modelo 3D

Tablero modelizado como Sistema de barras
emparrillado de barras.
Tablero modelizado como Teoría de placas
placa única
Tablero modelizado como Sistemas de placas y/o
lamina plegada
laminas

IV.
Modelo
1D+2D

hibrido

V.

Piso modelizado como Sistema
placa
única,
almas barras
modelizadas como vigas.

de

placas

y

Se clasifican, siguiendo a Vlassov, a partir de su extensión en el espacio,
tendremos:
I.
II.
III.

Solidos o cuerpos macizos,
Placas y láminas, y
Piezas alargadas.

En fin, alargadas la principal característica de los cuerpos de segunda y
tercera categoría consiste en que sobre estos pueden establecerse hipótesis de
comportamiento geométrico suplementarias (hipótesis cinemáticas) que permiten
asimilar la pieza real a un modelo bidimensional (2D) o unidimensional (1D)
respectivamente.
La reducción de peso implica un aumento en las fatigas de trabajo, que solamente
puede conseguirse mediante un cuidadoso análisis en la distribución de las fatigas
de la estructura y la investigación experimental de las propiedades mecánicas de
los materiales utilizados.
La propiedad que tienen los cuerpos de recuperar su forma primitiva al
descargarlos se denomina elasticidad. Al habar de elasticidad, suponemos que un
cuerpo está formado por partículas pequeñas o moléculas entre las cuales actúan
fuerzas. Estas fuerzas moleculares se oponen a cambios de forma de cuerpos
sobre el actúan fuerzas exteriores. Se dice que en este caso el cuerpo está en
estado de deformación. Durante la deformación, las fuerzas exteriores que actúan
sobre el cuerpo realizan trabajo y este trabajo se transforma completa o
parcialmente en energía potencial de deformación. Si las fuerzas disminuyen
gradualmente, el cuerpo vuelve total o parcialmente a su estado primitivo y

durante esta deformación inversa la energía potencial se recupera en forma de
trabajo exterior.
La proporcionalidad entre la fatiga y el alargamiento unitario solamente es cierta
por debajo de una cierta fatiga llamada limitante de proporcionalidad, el cual
depende de las propiedades de los materiales. Al investigar las propiedades
mecánicas de los materiales por encima del límite de proporcionalidad, la relación
entre fatiga y deformación se representa gráficamente por un diagrama.
Un diagrama de extensión da una información completa de las propiedades
mecánicas de los materiales. Conociendo el límite de proporcionalidad, el punto de
fluencia y la fatiga de rotura del material, es posible establecer en cada problema
particular de ingeniería la magnitud de la fatiga que puede considerarse como una
carga de seguridad; esta fatiga se llama corrientemente fatiga de trabajo. Para que
la estructura este siempre en condiciones elásticas y no exista posibilidad de
deformaciones permanentes, se acostumbra a escoger la fatiga de trabajo
bastante por debajo del límite de proporcionalidad. Cuando las cargas son
variables o se aplican de modo súbito, es necesario calcular con mayor coeficiente
la seguridad.
Generalmente en Ingeniería civil se habla de fuerzas internas y externas que se
generan en una estructura, se habla de desplazamientos ∆delta que se presentan
en el suelo o en edificaciones ya construidas. Cada concepto tiene su unidad de
medición que los caracteriza por ser unidades de peso volumen, longitud, y
momentos que son mediciones compuestas por 2 tipos de unidades.
Cuando una estructura se mueve se dice que la construcción tuvo un
desplazamiento ∆z (delta z) y esta se mide en unidades de longitud, que pueden
ser el centímetro, metro, kilometro, pulgada, pie, milla. Las fuerzas que generan
las estructuras por su propio peso se pueden expresar en Kilogramos, Toneladas,
y las fuerzas que genera una estructura por su peso propio incluyendo la fuerza de
gravedad que ejerce la atmosfera sobre los cuerpos en todas las estructuras están
medidas como Kilogramos-fuerza, o Kilonewtons.
Con estas unidades de longitud y de peso podemos expresar las tensiones y
presiones por unidad de área que presenta una estructura, así como acudir al
cálculo para medir la deformación que presenta el elemento y de esta manera ser
más exactos en los cambios de dimensión que presenta el elemento.
Teniendo en cuenta todas las unidades de las cuales podemos valernos para
hacer una medición exacta de los fenómenos que va presentando un elemento ya
sea por fuerzas que se le aplican o por fuerzas que genera la estructura misma,
debemos hace un análisis de estabilidad y equilibrio, una estructura sin estas

características se considera insegura, deficiente e inhabitable, representando un
peligro para la sociedad.
Para un mejor análisis es necesario recurrir a aplicaciones de ecuaciones de la
estática y de la mecánica que nos permiten analizar mejor y detalladamente los
esfuerzos que se pueden generar dentro de una estructura. Como toda estructura
existente en la superficie terrestre, necesita tener apoyos que sustente el
funcionamiento de la misma, se emplearon algunos términos ingenieriles para
definir y clasificar dichos apoyos. Existen apoyos que permiten el desplazamiento
de la estructura y tiene cierto grado de libertad. Los grados de libertad están
presentes en cada elemento que conforma unas estructura, dicho de esta forma,
los elementos de una estructura tienen tres diferentes grados de libertad o tres
posibles movimientos; el primero es el movimiento horizontal, el segundo el
movimiento vertical, y el tercero es el giro. Cabe destacar que estos movimientos
deben eliminarse a la hora de construir una estructura ya que si existiera uno de
estos en una construcción, colapsaría.
El apoyo en el análisis de una estructura se representa como un elemento que
permite el desplazamiento en el plano de apoyo, este tipo de apoyo solo impide el
movimiento del elemento en un sentido, puede ser el horizontal o el vertical,
eliminando así, solo un grado de libertad y dejando un movimiento lineal y un giro;
la articulación se encarga de eliminar dos grados de libertad lineales, en este caso
sería el vertical y el horizontal, pero dejando libre el giro, como especie de rehilete;
el empotramiento o comúnmente conocido como soldadura o cantiléver elimina los
tres grados de libertad haciendo los elementos estructuralmente seguros dando
lugar a cuerpos rígidos que son elementos solidos amorfos infinitamente rígidos e
infinitamente resistentes.
Una vez obteniendo una estructura sin algún grado de libertad se dice que la
estructura está en completo equilibrio donde todas sus fuerzas están repartidas de
tal forma que existen otras de la misma magnitud pero en sentido opuesto que
permiten la estabilidad interna del cuerpo.
El uso de los dinteles es muy necesario para la fabricación
de infraestructuras ya que son aquellos elementos que se
colocan horizontalmente sobre los huecos y absorben los
esfuerzos superiores.
Dinteles en pieza única sobre una o varias pilas.
Ferre, L. (2003).

Dinteles en pi para apoyo dos vigas artesas o varias dobles T en tableros de hasta
12.0m de ancho y luces menores de 45m

Dinteles trapeciales en tableros de vigas prefabricadas de cualquier ancho.
En el aspecto de los arcos nos sirven en cualquier construcción en este caso para
la fabricación de los puentes
funcionan como un conjunto de
elementos que transmiten las
cargas, ya sean propias o
provenientes de otros elementos,
hasta los muros o pilares que lo
soportan. De esta forma el arco
es un sistema en equilibrio..
Ferre, L. (2003).

Los tipos de cargas que se efectúan en un puente son las siguientes
La carga de camión considera el peso de un camión como un conjunto de cargas
puntuales actuando con una separación y repartición que representa la distancia
entre ejes (ruedas) de un camión de diseño.
El esquema general de la carga de vía más camión es el siguiente.

Ferre, L. (2003).

Cargas muertas: al peso propio y al peso de los materiales que soporta la
estructura tales como acabados, divisiones, fachadas, techos, etc.
A continuaciones algunas de los ejemplos más destacados en la construcción
de puentes en arco:
1. a) Construcción sobre cimbra:
b) Construcción con armadura rígida (Auto-cimbra)
2) Construcción por abatimiento
3) Traslación horizontal o vertical
4) Construcción por voladizos sucesivos atirantados con torre provisional.

De acuerdo a la investigación realizada, llegamos a la conclusión de que una de
las etapas más importantes, no de un puente si también de cualquier obra, es la
estructura, porque de qué sirve un buen acabado o una obra llamativa si el diseño
estructural no es lo suficientemente bueno para que dicha obra tenga una
suficiente vida útil.
En los puentes el diseño estructural debe de ser tan importante como en las
demás creaciones de la Ing. Ya que eso nos garantiza que tan resistente será
dicha obra.
El tablero, el sistema primario, las subestructuras, las placas y láminas, el dintel y
el mismo arco forman un todo en la estructura de los puentes en arco, pero así
mismo cabe destacar que también es importante el tipo de análisis o la forma en
que analizaremos estos materiales para la construcción se estos puentes. Otro de
los aspectos a considerar es el tipo de carga que podrían soportar los materiales
en conjunto, por ellos es la importancia de realizar un análisis en cuanto al diseño
de la estructura. Ya que funciona como como nosotros, sin unos huesos fuertes no
podríamos sostener o cargar objetos pesados, así funcionan los puentes y demás
obras, porque la estructura es el esqueleto que los sostiene.

Referencias:
1.- Monleón, S. (1997). Ingeniería de Puentes: análisis estructural. Valencia:
U.P.V.

2.- Timoshenko, S. (1989). Resistencia de Materiales: Teoría Elemental y
Problemas. España: Epasa – Calpe.
3.- Ferre, L. (2003). Tecnología de la construcción básica. España: Editorial Club
Universitario.
4.- Demchenko, Y. (2011). Sistema de construcción de puente arco. Madrid
España: escuela técnica superior de ingenieros de caminos, canales y puertos.
http://oa.upm.es/9467/1/Tesis_master_Yulia_Demchenko.pdf
5.- Cañas, J. L., Gallego, D. J. y Alonso, C. M. (1997), Cómo estudiar en puentes.
Madrid: Dykinson, 192p.

Ensayo Estructura de Puentes en Arco

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Similar a Ensayo Estructura de Puentes en Arco

Último

Ensayo Estructura de Puentes en Arco