Tercer cuestionario-geología-de-puentes-veridica

UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
“Norte de la universidad peruana”
Geología Aplicada - Grupo B | E.A.P INGENIERÍA CIVIL
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1.- EL PUENTE EN LA HISTORIA. IMPORTANCIA.
1.1. DESDE LA PREHISTORIA HASTA LA EDAD MEDIA (1 000 d. C).
Una de las primeras reseñas históricas, aunque más documentada, es la descripción de
Julio César (100-44 a.C) del puente construido por los galos en las montañas de Savor-
Italia.
“Es un puente de pilotes de madera unidos entre sí rústicamente. No necesita ningún
tipo de carpintería..... En cada orilla se disponenunos cimientosmuy bastos de cantos
rodados de 15 pies cuadrado; finalmente se disponen unos pocos troncos a modo de
vigas que unen entre sí las dos capas entrelazadas salientes.”
FIGURA 1.1: Puente construido por los galos en las montañas de Savor.
Fuente: Revista AITIM, 2006.
Uno de los puentes de los más citados de la Antigüedad es el denominado «Puente de
César» construido hace unos 2.000 años sobre el Rhin. Fue estudiado por Antonio Alberti
(1404 - 1472) y por el arquitecto veneciano Andrea Palladio (1518-1580), entre otros.

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FIGURA 1.2: Puente de César sobre el Rhin.
Alberti en su tratado «De Re Aedificatoria», capítulo VI del Libro IV, escrito en latín entre
1443 y 1452, comenta:
“Destaca el ingenio que supuso la creación de una estructura en la que se
aprovechaba el empuje de la corriente para reforzar la unión entre las piezas. Se trata
de un puente de caballete de carácter provisional. Con vanos de entre 6 y 7,5 metros
de luz, y un ancho aproximado a los 12 metros, su longitud total se estima entre 400
y 500 metros”.
Palladio describe en su libro «Arquitectura» el Puente de César e indica: “La estructura
consistía en una serie de vigas y de puntales inclinados que se unían con entalladuras de
tal forma que se podía montar y desmontar rápidamente. El peso de la estructura y de las
cargas de paso provocaba que las uniones entraran en carga y aumentarán su resistencia”.

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FIGURA 1.3: El Puente de Trajano.
- El Puente de TRAJANO.
Los romanos construyeron grandes puentes de madera para atravesar también el
Támesis. Otro de los que se tienen datos es el construido sobre el Danubio en el año
104 D.C, aproximadamente un siglo después del también conocido como el «Puente de
Trajano». Estaba constituido por 20 pantalanes de 45 metros de altura, unidos entre sí
por un arco de madera semicircular con una luz aproximada de 52 metros. Palladio lo
recoge también en su tratado.
Fue diseñado por Apollodorus de Damasco, un sirio helenizado y el ingeniero más
famoso de Trajano. Fue el trabajo de ingeniería militar de mayor envergadura de su
1.2. DESDE LA EDAD MEDIA HASTA EL SIGLO XVIII.
El personaje más importante es Leonardo Da Vinci (1452 - 1519) que esbozó una serie de
ingeniosos puentes de madera, algunos de los cuales se han construido en la actualidad
(Peraza Sánchez, 2010).
- Puentes giratorios (Ponte Girevole)
En la carta de presentación que envío a Ludovico el Moro, Leonardo describe numerosos
puentes giratorios con aplicaciones militares. Estos puentes estaban concebidos para
fabricarse con materiales fáciles de encontrar y de transportar utilizando barcas o botes.

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El puente tenía una forma parabólica y era de una sola luz que se aseguraba en las dos
orillas por medio de un largo pasador o perno vertical. Se movía mediante cuerdas y
cabrestantes, ayudado por ruedas y rodillos metálicos. Además estaba equipado con un
depósito con contrapeso para conseguir su equilibrio y maniobrabilidad, mientras estaba
suspendido en el aire y antes de apoyarlo en la otra orilla.
En los dibujos se hace referencia un puente ligerísimo y grande adecuado para ser
«transportado tanto para perseguir como para escapar de los enemigos; y a otros fijos
que son muy seguros, que no pueden quemarse, y que son fáciles de desmontar y de
volverlos a instalar». (Codex Atlanticus, folio 855) de barcas del «Cuerno de Oro» por
uno nuevo más estable y resistente.
a) b)
FIGURA 1.4: a) Leonardo: puente móvil. Códice Atlántico 96r. b) Puente de asalto. Códice
Atlántico
- Puentes de construcción rápida.
La idea de proceder de los estudios de Leonardo para la construcción de puentes militares
temporales a base de troncos unidos con cuerdas. Leonardo describe la disposición de los
troncos y cómo se han de ser las uniones. Este, junto a otros tipos de puentes, se incluía
en las «credenciales» a Ludovico el Moro, señor de Milán.

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El puente consta de una doble fila de armadura que soporta la estructura. Leonardo
indica la forma de usar los materiales y los pasos para construirlo, resaltando que
es necesario construir una armadura provisional que se cubre con postes de
madera ligera que puede colocarse fácilmente. La armadura provisional se
remplaza posteriormente por una estructura permanente de grandes troncos que
forma la armadura definitiva.
FIGURA 1.5: Leonardo: puente giratorio. Dibujo original y desarrollado
- Puentes realizados
Al margen de las referencias escritas los puentes más antiguos que existen en
Europa datan del siglo XIV y XVI. El simple hecho de que fueran puentes cubiertos
ha facilitado su conservación, por ejemplo los puentes Kapell y Spreuer en Lucerna,
que cruzan el río Reuss. Otros puentes cubiertos de gran valor desde el punto de
vista histórico y técnico también en Berna (Suiza) construidos en el siglo XVI, son
el de Neubrugg (1532), Gummenen (1555), Wagen (1559) y Aarberg (1568);
algunos todavía están en buenas condiciones y en uso (algunos para tráfico
pesado).
El puente Kapell o Chapel bridge se construyó en 1333, tiene una longitud de 200
metros y contiene 112 grabados pintados sobre tablas triangulares colocadas en el

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techo. En 1993 se dañó en gran medida por un fuego pero se reconstruyó
abriéndose al público en 1994.
Otros puentes cubiertos europeos más modernos son el puente Wynigen en
Burgdorf de 1776. Tiene un sistema doble de suspensión y 4 vanos de apoyo con
una longitud de 47 metros. Su anchura es de 3,5 metros y su altura de 4 metros.
1.3. SIGLO XVII.
El XVIII es el siglo dorado de los puentes de madera. En esa época se reconoce a
los ingenieros civiles como prescriptores. Francia destaca por la profusión de
puentes con luces de 20 a 46 metros.
En general se resuelven a base de arcos de madera poco pronunciados ejecutados
con madera laminada empernada. Entre ellos se destacan.
- Alemania:
El puente cubierto de Schaffhausen sobre el Rhin en 1758 diseñado por Hans Ulrich
Grubenmann, de 119 metros de luz y un apoyo central con arcos laminados de 2
metros de canto formados por 7 láminas de madera ensambladas.
FIGURA 1.6: Puente de Schaffhausen

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- Inglaterra
El puente Putney que cruzaba el Támesis con 26 arcos, operativo desde 1726 hasta
1870.
FIGURA 1.7: Puente Putney
- EE.UU.
Tras el ‘Great Bridge’ de1660 que unía Cambridge con Brighton, primer puente de
madera del que se tienen referencias destacan los siguientes: Puente sobre el río
York en Maine, construido en 1761 por Samuel Sewell. Tenía 52 metros de largo y
una anchura de 7,6 metros, con una ligera curva que permitía el paso de
embarcaciones. Estaba apoyado sobre 13 pilares.
Puente Piscataqua en Portsmouth - New Hampshire, construido por Timothy Palmer
en 1794. Un puente muy ingenioso con una luz de 719 metros y una anchura de 11
metros. En su época estaba considerado como una obra maestra de la arquitectura
y conocido como el ‘gran Arco’ ya que en el centro había un imponente arco de 68
metros de luz, y 5 m de canto. Las piezas se fabricaron con madera curvada con la
dirección de las fibras de la madera en la dirección del arco. Los vanos de
aproximación estaban constituidos por una armadura de rollizos que se unían a las
cerchas del arco.

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FIGURA 1.8: Puente Piscataqua
- CHINA Y JAPÒN.
El desarrollo de caminos y canales de agua durante la época imperial china requirió
una gran demanda de puentes. Se construyeron una gran cantidad de ellos a base
de vigas de madera en voladizo, suspendidos y de sillería de muchas formas:
semicircular, pie de caballo, elípticas, etc.
Los puentes en voladizo de madera y piedra se construían con 3 vanos, los de los
extremos se fijaban en las orillas mientras el central se formaba con dos voladizos.
Un buen ejemplo de este tipo de puentes es el que cruza el río Lilin - Lu en la
provincia de Hunan.
Otro puente interesante es el puente Kintai sobre el río Nishiki en la ciudad de
Iwakuni, con una longitud de 210 metros (193 metros en línea recta). Está formado
por 5 arcos de madera, cada uno de 40 m de largo, 5 de anchura y 6,6 de altura.
1.4. SIGLO XIX (1 800 – 1900)
La revolución industrial provocó una importante evolución en la construcción de
puentes al entenderse mejor su conocimiento estructural e introducirse en el uso de
herrajes metálicos (pernos, conectores, puntas y otros), uniones solapadas en vez
de caja y espiga, clavijas y otros ensambles de carpintería de armar. Así mismo la
triangulación en los sistemas estructurales y la aparición de normas de diseño y
cálculo transmitió una mayor confianza a la hora de diseñarlos y construirlos.

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- Europa
Durante 1802 a1807, el ingeniero bávaro Wiebeking utilizó el laminado horizontal
para la construcción de puentes de luces superiores a 60 metros, utilizando gruesos
pernos de hierro y varillas de roble para conectar las láminas de madera. En 1809
construyó el primer puente de madera laminada encolada en Altenmarkt con las
láminas curvas de madera fabricadas in situ. Se trabajó bajo condiciones muy
difíciles ayudándose de andamios y apoyos especiales. Se utilizó madera de picea,
en vez de roble, la madera habitual.
Brunel construyó 43 viaductos en Cornwall con una longitud total de 8 km. El puente
cubierto Schüpbach se construyó en 1839 en Signau con una luz de 43,4 metros y
un único arco de madera. El puente se reforzó en 1934 con vigas metálicas a la vez
que se doblaba el arco de madera y se ponían más piezas de madera como
refuerzos.
- Norteamérica
Los ingenieros competían entre sí para realizar los puentes más arriesgados y
mayores. La oficina de patentes de Estados Unidos tiene registradas 51 patentes
de puentes en el período comprendido entre 1797 y 1860. Se destaca la importancia
de protegerlos de las inclemencias atmosféricas, lo que dio lugar a los puentes
cubiertos (Peraza Sánchez, 2010).
El primer puente cubierto que se construyó en Norteamérica fue el «Waterford
Bridge» (1804), sobre el río Hudson en Nueva York. Después de algunas
reparaciones fue sustituido por un puente metálico en 1875.
A partir de 1830 la madera tuvo que empezar a competir con los puentes metálicos
debido a la gran expansión del ferrocarril y a las necesidades de puentes
consecuentes.
- Puentes colgantes
Es bastante difícil conseguir reseñas históricas sobre puentes colgantes. Las fotos
realizadas por el escocés Forrest en el siglo XIX de puentes chinos colgantes

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sugieren que este tipo de puentes son muy antiguos ya que todavía se construyen
en remotas regiones de Asia y del sur del Pacífico con cables de materiales
naturales. En el siglo XIX se construyeron grandes puentes colgantes utilizando
cables de acero que sujetan el tablero de madera. Un buen ejemplo es el puente
peatonal de Ojuela - Méjico de1892, que tiene una luz de 278 metros y que sigue
en uso (Peraza Sánchez, 2010).
FIGURA 1.9: Puente peatonal de Ojuela - Méjico de1892
1.5. LOS SIGLOS XX y XXI.
Los aspectos a destacar en este periodo son:
- La aparición de los protectores de madera y de los sistemas de tratamiento con
autoclave. Hasta ese momento las únicas soluciones eran emplear maderas con
buena durabilidad natural y adecuados detalles constructivos, principalmente su
cubrición.
- Los nuevos y mejores adhesivos, que han desembocado en la utilización de la
madera laminada encolada (Peraza Sánchez, 2010).
- La mejora de los herrajes que ha permitido diseños más sofisticados. El puente
Sioux Narrows, Kenora - Ontario, de 1936 es un impresionante puente de Pino
Oregón tratado con creosota y estructura de caja de cerchas Howe; durante
muchos años fue el puente de madera más largo del mundo (64 metros de luz)
utilizado como carretera de un solo sentido.

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- Actualmente se pueden encontrar en Norteamérica cientos de estos puentes
cubiertos en uso y que son objeto de conservación por ser considerados como una
importancia herencia histórica de arqueología industrial. El puente del río Mur en
Wennerbrücke incorpora 4 arcos de madera laminada encolada de 360 x 1200 mm
con una luz libre de 45 metros. Uno de los más conocidos es el de Vihantasalmi
en Finlandia de 5. vanos, fabricado con cerchas de madera laminada encolada,
tiene una luz total de 180 metros. En la revista AITIM se han reseñado algunos de
ellos así como en el libro Puentes de madera, de 2004 (Sánchez Gómez, 2006).
2.- ESTUDIOS DE RECONOCIMIENTO PARA LA UBICACIÓN DE UN PUENTE
Previamente se deberá realizar un estudio preliminar del rio o depresiones que
se va a atravesar, tomando en cuenta para su ubicación diferentes factores que
son funciones del aspecto económico sin apartarse substancialmente del
trazado general del camino, para lo que se debe tomar en cuenta las siguientes
condiciones:
 Buscar el menor ancho del rio.
 El subsuelo debe ser favorable para fundar en ello.
 El ataque del agua a las barrancas debe ser mínimo porque con ello se
puede economizar la construcción de defensivos.
 La profundidad de las aguas no debe ser excesiva.
 La velocidad de las aguas tampoco debe ser excesiva.
 Se debe evitar curvas o variantes que perjudiquen el trazado de la
carretera o vía férrea.
 Si se trata de atravesar el cauce de un rio, este no debe ser divagante en
el sitio de cruce; ni debe existir curvas horizontales en su cauce o rápidas
en su curso.
Naturalmente que entre los casos anteriormente enunciados existen situaciones
contradictorias por lo que habrá que compatibilizar.
Tratándose de localizar un puente en la proximidad de una población deberá
cuidarse de que en lo posible su eje coincida con el de una de sus calles

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principales para así conducir por el camino más corto al centro del comercio.
Acá es necesario aclarar que si se trata de carreteras troncales con tráfico
intenso más bien es conveniente alejarse un tanto a manera de circunvalación.
(Trujillo Orozco, 2009)
2.1. ESTUDIOS REALIZADOS
2.1.1. ESTUDIO TOPOGRAFICO
La definición de la ubicación para el puente para el caso de atravesar una
hondonada o el curso de un rio exige, el conocimiento del terreno; por lo
tanto es indispensable hacer observaciones de la diferente zona por
diferentes medios: Utilización de aerofotografías, mapas de la zona,
recorridos del terreno para inspección personal y no descartar otro tipo de
observaciones, tales como: Aéreas, satelitales, si la importancia de la
obra lo justifica.
Luego se define a continuación, los cruces posibles, los cuales deben
ofrecer buenas condiciones para la cimentación de la estructura; si se
trata de atravesar el cauce de un rio, este no debe ser divagante en el
sitio del cruce, ni deben existir curvas horizontales en su cauce o rápidas
en su curso.
Posteriormente el autor propone, hacer un levantamiento útil para definir
los aspectos de funcionamiento hidráulico del rio cuando se expresa las
crecientes, tales como: las zonas de inundación y la exposición de las
márgenes a la erosión.(Trujillo Orozco, 2009)
2.1.2. ESTUDIO HIDRAULICO E HIDROLOGICO
El proyecto de un puente para un rio, exige el conocimiento del caudal
en las crecientes máximas extraordinarias, en las crecientes ordinarias y
en verano, la duración de las mismas, los niveles que alcanza el rio, las
zonas de inundación, la dirección de la corriente en las crecientes; esta
información es indispensable cuando se van a definir las características
de la obra.

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Procedimientos para estimar el caudal en las crecientes, vamos
mencionando algunos:
 El primero consiste en utilizar los registros de una estación de aforo
próxima al sitio donde se va realizar la construcción del puente.
 El segundo procedimiento es el de sección y pendiente; al emplear
este procedimiento es indispensable hacer la siguiente
observación:
El movimiento del líquido en un rio, el cauce no tiene una sección
uniforme, ni alineamiento recto, ni la superficie uniforme, ni conserva
la pendiente en tramos largos y aunque se hagan intentos de
establecer fórmulas validad para los ríos, solamente estaremos
hallando valores próximos a los reales.
𝑽 = 𝑪. 𝑹 𝟏/𝟐
. 𝑺 𝟏/𝟐
Donde:
 V = Velocidad media del flujo en pie/s.
 R = Radio hidráulico de la sección del caudal en pie.
 S = Pendiente de la línea de energía = Gradiente de
energía.
 C = Factor de la resistencia de flujo, llamado C de Chézy.
(Trujillo Orozco, 2009)
2.1.3. ESTUDIOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS
Según KRININE DIMITRI, las investigaciones geotécnicas para un vado y puente
nuevos deberán planearse según los siguientes principios:
1. El puente y sus accesos deberán considerarse y diseñarse como una unidad
no solo desde el punto de vista de la continuidad de tráfico, si no también,
principalmente desde el punto de vista de la estática. Le estabilidad de los
accesos pueden afectar a la estabilidad del mismo puente.
2. Habrán de tenerse en cuenta la hidrografía a la vez que la hidrología de la
región ya que determinan al área del paso de agua. Deberá atenderse

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particularmente al origen, caudal y periodos de riadas, ya que pueden
producirse a este respecto fenómenos bastantes inesperados además de
que nunca se debe de emplazar un puente en los meandros de un rio por
motivos de socavamiento, lo cual deterioraría la superestructura.
3. El planteamiento de las investigaciones geotécnicas obedece al mismo factor
económico que dirige el proyecto y construcción del puente indicado, como
ejemplo, en los EE UU, donde el acero y el hormigón son relativamente
baratos, los accesos de un puente alto a través de una llanura se proyectan
a menudo como los viaductos.
La atención de la parte exploratoria se dirige mayormente hacia los datos para el
proyecto de la cimentación, así como las pruebas de materiales de acarreo y
planteamiento de desmontes.
La medida correcta del paso de agua por un puente con respecto a la posible
erosión del cauce es otro ejemplo de un problema económico que deberá resolver
las investigaciones geotécnicas. Si el caso del agua es demasiado pequeño, deberá
hacerse algunos gastos en la superestructura por lo caro que es evitar la erosión
del cauce y la reparación del deterioro que causa. Los estudios geotécnicos
deberán dar material para los cálculos necesarios en este caso.
A. VADOS EN DIFERENTES TRAMOS DE UNA CORRIENTE.
Un rio que se origina en las montañas y fluye en un valle aluvial o en un
abanico aluvial. Si la corriente es atravesada en un tramo superior o al
principio de un tramo medio, que tiene que “puentarse” un valle estrecho en
forma de V. en tal caso hay poco derrubio en la corriente, esta no se ancha
por lo tanto puede emplease un puente de un solo ojo con estribos en la roca.
En sus tramos medios, la corriente gradualmente se acerca a las
características de madurez. La sección transversal del valle es más ancha y
en forma de cuenca. Hay cantos rodados, grava y alguna arena en las orillas.
Si la crecida es abundante y alto el nivel del agua, corrientemente se necesita
un puente alto, de una sola luz. El objetivo principal de las investigaciones

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subterráneas es descubrir la configuración del piso rocoso y su utilidad de la
roca en cuanto a la material de cimentación.
FIGURA 2.1: Investigaciones previas de emplazamiento para un puente en
el curso medio de un rio.
Fuente: Trujillo Orozco, J. E. (2009). Diseño de Puentes.
B. VADOS DE UN TRAMO DE RIO MAS BAJO.
Partamos de que el valle ha sido formado por la erosión de lechos de calizas
originales y está lleno de derrubio, arena, grava y cantos rodados (orilla
izquierda). La orilla derecha esta alta y formada por arcillas arenosas y
fangosas desarrolladas sobre calizas erosionadas y desgastadas por el
tiempo. Pues en tal caso se requiere hacer sondeos como también un
examen preliminar de la ladera de la orilla derecha, para señalar cualquier
posible corrimiento y fisuramiento.

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FIGURA 2.2. Vados de un tramo de rio más bajo
Fuente: Trujillo Orozco, J. E. (2009). Diseño de Puentes.
3.- RIESGOS MAYORES Y MENORES DE LOS PUENTES.
Al momento de proyectar un puente, las precauciones que se debe tomar antes
durante y después de la obra son indispensables para la realización de dicho
puente, el se debe tomar alternativas para que tanto la población, ecosistema
del lugar, y los trabajadores no sean afectados y poder ser una obra ingenieril
beneficioso.
3.1. RIESGOS MAYORES
 La falla de un puente puede ser un riesgo mayor ya que por defectos en la
localización y área hidráulica insuficiente puede provocar el derrumbo de
este. Provocando varias muertes.

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FIG 3.1: Puente Tacoma Narrows, Resonancia bien entendida
FUENTE: Google Imags
FIGURA 3.2: Puente Tacoma Narrows, destrucción del puente
FUENTE: Google Images
 Algunas veces el problema de funcionamiento de los cauces es olvidado
y se presentan invasiones de zonas de inundación de los ríos con

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urbanización en las ciudades, lo cual ocasiona inconvenientes técnicos y
sociales
FIGURA3.3 Puente Miguel Aleman- Coyucan Catalan
FUENTE: Google Images
 El algunas regiones como los llanos orientales y la amazonia se
construyen durante el verano obras de arte, en muchas ocasiones con
áreas hidráulicas insuficientes o con posibilidades de socavamiento y al
presentarse las épocas de invierno, muchas de ellas son destruidas y con
ello, quedan aisladas las zonas intercomunicadas por las vías.
FIGURA 3.4: Colapso el terraplén de acceso norte del puente de Ruta 9 Norte en
Sinsacate-Argentina
FUENTE: Google Images.
 El mal diseño de la estructura puede hacer que un puente falle y colapse,
como sucedió en el puente Topará, que unía Cañete y Chincha (Perú)

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FIGURA 3.5. Colapso del puente que unía Cañete y Chincha
Fuente: Diario El Comercio
3.2. RIESGOS MENORES:
Se da mayormente en la construcción del puente por no usar el implemento
adecuado al momento de la construcción, cuando se trabaja en alturas la
irresponsabilidad del trabajador de no usar el arnés, entre otros.
También viene a tallar el tipo de material en los acabados o también en la
misma calzada el cual emplearon concreto muy pobre el cual produce el
agrietamiento, y si no se da solución a tiempo podría producir el colapso de
este. (Serqén, 2010)

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4. TRABAJOS DE GEOLOGÍA PARA LA CONSTRUCCIÓN DE UN
PUENTE.
4.1. TRABAJOS GEOLÓGICOS
Establecen las características geológicas, tanto local como general de las
diferentes formaciones geológicas que se encuentran identificando tanto su
distribución como sus características geotécnicas correspondientes.
Los trabajos realizados son:
 Revisión de información existente y descripciónde la geología anivel regional
y local.
 Descripción geomorfológica.
 Zonificación geológica de la zona.
 Definición de las propiedades físicas y mecánicas de suelos y/o rocas.
 Definición de zonas de deslizamientos, huaycos y aluviones sucedidos en el
pasado y de potencial ocurrencia en el futuro.
 Recomendación de canteras para materiales de construcción.
 Identificación y caracterización de fallas geológicas.
4.2. ESTUDIOS GEOTECNICOS
Establecer las características geotécnicas, es decir, la estratigrafía, la
identificación y las propiedades físicas y mecánicas de los suelos para el
diseño de cimentaciones estable (MINISTERIO DE TRANSPORTES Y
COMUNICACIONES, 2003) .
Se realizan los siguientes trabajos:
• Ensayos de laboratorio en muestras de suelo y/o roca extraídas de la
zona.
• Descripción de las condiciones del suelo, estratigrafía e identificación de
los estratos de suelo o base rocosa.

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• Definición de tipos y profundidades de cimentaciones adecuadas, así
como parámetros geotécnicos preliminares para el diseño del puente a
nivel de anteproyecto.
• Dependiendo de la envergadura del proyecto y del tipo de suelo se podrán
realizar ensayos de refracción sísmica, complementados por
perforaciones o excavaciones de verificación en sustitución a los trabajos
antes mencionado.
• Presentación de los resultados y recomendaciones sobre
especificaciones constructivas y obras de protección.
4.2.1. SONDAJES
La cantidad y profundidad de sondajes deberá tomaren cuenta la magnitud y
complejidad del proyecto. En el caso de puentes de hasta 100 metros, se
preverá como mínimo un sondaje de exploración porcada componente, sea
éste estribo, zapata, pilar, bloque de anclaje, grupo de pilotes, etc.
(HERMOSO, 2006)
4.2.2. ENSAYOS EN SUELOS:
• Ensayo de Penetración Estándar (SPT)
• Ensayo de Cono Estático (CPT)
• Ensayo de Veleta de Campo
• Ensayo de Presurometría
• Ensayo de Placa Estático
• Ensayo de Permeabilidad
• Ensayo de Refracción sísmica
4.2.3. ENSAYOS EN ROCAS
• Ensayo de Compresión Uniaxial en Roca débil
• Determinación de la Resistencia al Corte Directo, en discontinuidades de
roca

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• Ensayo de Carga en Placa Flexible
• Ensayo de Carga en Placa Rígida
• Ensayo con el Método de Fracturamiento Hidráulico
5.- CONDICIONES GEOMORFOLÓGICAS PARA LA UBICACIÓN DE UN
PUENTE.
La elección de la ubicación de los puentes se deberá justificar mediante el
análisis de alternativas, considerando aspectos económicos, técnicos, sociales y
ambientales, como así también los costos de mantenimiento e inspección asociados
con las estructuras y con la importancia relativa de los aspectos antes mencionados.
Así mismo, según los riesgos involucrados, se deberá cuidar de elegir ubicaciones
favorables para los puentes, es decir, ubicaciones que:
 Se ajusten a las condiciones creadas por el obstáculo a cruzar;
 Faciliten un diseño, construcción, operación, inspección y mantenimiento;
prácticos y efectivos desde el punto de vista de los costos;
 Satisfagan los niveles de servicio y seguridad de tráfico deseados;
 Minimicen los impactos adversos de la carretera.
(AASHTO. 1991)
El emplazamiento de un puente debe reunir las siguientes condiciones
geomorfológicas:
 Los sondeos en primer ligar deben ser a gran profundidad puesto que se trata
de suelos aluviales y estos estas compuestos de materiales removidos y
sedimentarios.
 El suelo de fundación y loa bancos rocosos deben ser lo suficientemente
fuerte para soportar la carga de la estructura del puente, así como el tráfico
vehicular que hará uso del servicio del puente.
 Si el puente de encuentra a través del cauce del río, la acción erosiva de la
corriente del agua no debe ser tan evidente como para evitar que haya
erosión de los estribos y la cimentación.
 La fundación de emplazamiento debe ser libre de zona de cizalla, fisura y
juntas geológicas.

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 Es preferible usar un emplazamiento de rocas ígneas para la cimentación de
un puente. En su defecto podría utilizarse los estratos compactos de rocas
sedimentarias como son las areniscas, brechas y conglomerados.
 Las pilas y los estribos deben estar cimentados en una base muy sólida, es
decir en una roca sólida y muy por debajo posible de la zona erosionable:
- Cimentar a la profundidad de la roca madre.
- Examinar la naturaleza de la roca madre.
- Contar con disponibilidad estructural de la roca madre.
 La ubicación del puente no será en un meandro debido a que en ese lugar el
cauce del rio es muy inestable y puede generar socavamiento de los
cimientos del puente y al mismo tiempo la colmatación en la aleta opuesta a
la direccióndel meandro; o en el caso más extremo, la inutilización del puente
debido al cambio de la dirección del cauce del rio. Debido a lo que el puente
debe estar ubicado generalmente en una dirección perpendicular del cauce
del río.
 Se debe hacer un estudio de manejo de la cuenca del rio en donde se ubicará
el puente para así determinar si la zona es altamente colmatable y mitigar el
problema mediante presas de sedimentación aguas arriba del puente.
(CRUZADO G. 2016)

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6.- Haga diseño de tipos de pilas o apoyos de un puente en función de las
características de los siguientes ríos:
6.1. PRIMER CRITERIO DE DISEÑO SEGÚN EL MANUAL DE DISEÑO DE
PUENTES
Efectos del Agua en Movimiento
- En Dirección Longitudinal: La presión debida al movimiento del agua en
dirección longitudinal, es decir aquella que corresponde a la dirección de flujo,
será calculada mediante:
2
5.0 VCp D (Fórmula 6.1)
Donde:
 P = presión media de la corriente de agua en kN/m2
 CD = coeficiente de arrastre longitudinal indicado en la tabla 6.1
 V = velocidad máxima del agua en m/s
TABLA 6.1:
Coeficiente de arrastre longitudinal.
Fuente: Manual de Diseño de Puente, (2003).
La resultante de la fuerza debida al movimiento del agua se calculará como el
producto de la presión media por el área proyectada en dirección normal a la

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corriente y se considerará aplicada a una altura, medida desde el fondo de río, igual
a 60% del tirante de agua.
Cuando el curso de agua pueda arrastrar una cantidad significativa de escombros,
deberán evaluarse las fuerzas de arrastre sobre el material que pudiera acumularse
sobre el pilar.
- En Dirección Transversal Cuando la dirección de flujo forme un ángulo, θ, con
la dirección del pilar se supondrá que sobre la cara lateral del mismo actúa una
presión uniforme dada por:
2
5.0 VCp T (Formula 6.2)
Donde:
 P = presión lateral en kN/m2
 CT = coeficiente de arrastre transversal indicado en la tabla 6
 V = velocidad máxima del agua en m/s
TABLA 6.2.
Coeficiente de Arrastre Transversal
Fuente: Manual de Diseño de Puente, (2003).
La resultante de la fuerza transversal se calculará como el producto de la presión
lateral por el área expuesta.

26
6.2. CRITERIOS DE DISEÑO DE ACUERDO A CONDICIONES ESPECÍFICAS.
a) Río torrentoso y turbulento.
Podemos definir un flujo torrentoso como aquel que se caracteriza por formar
remolinos (Bolibar del Valle, 1998).
Por otro lado el río es torrentoso cuando trae consigo grandes bloques de materiales
rocosos (Cruzado Vásquez, 2016).
Valle (1998) dice que: “Parte de la turbulencia cerca de los lados y del fondo del
cauce de un rio se desarrolla por la fricción externa contra el cauce mismo y contra
las partículas de roca suela”.
Los cursos de agua los cursos de agua que se llenan de grandes bloques de piedra
en especial en épocas de intensa precipitación, traes problemas de erosión de los
estribos y pilas, produciendo el socavamiento de dichos elementos (Cruzado
Vásquez, 2016).
La erosión que ocurre en el fondo del río durante periodos de avenidas o inundación
(ver Fig. 6.1). En estos periodos, las altas velocidades son capaces de mover
grandes cantidades de materiales, reduciendo el nivel del fondo. Este efecto se ve
incrementado cauces angostos. Para condiciones típicas, se puede decir que la
erosión es proporcional al incremento del nivel de agua.
Los estribos y pilares ubicados en el curso del río o en las llanuras de inundación
están expuestos a la erosión. Desafortunadamente, este efecto es extremadamente
complejo de predecir y calcular lo que lo convierte en el causante de la gran mayoría
de los colapsos de puentes.
Si los huecos por socavación existentes o previstos son locales y la capacidad de
carga de las pilas es suficiente, se pueden proteger las áreas alrededor de las pilas
usando alguno de los métodos que se estudian a continuación (Maza Alvarez,
1989).

27
1. ENROCAMIENTO.
La forma más simple de proteger una pila o estribo es por medio de enrocado. El
enrocado a usarse es de tamaño mayor que el que se requiere para proteger
cauces con flujo sin obstrucciones.
El enrocado debe tener un mínimo de tres capas de roca en contacto con la
estructura. Menos capas pueden inducir a que la arena entre la roca sea removida
por los vórtices y la turbulencia.
Para no reducir el área hidráulica de la corriente, es conveniente desplantar el
enrocado hasta la elevación que alcanza la socavación a largo plazo y por
contracción. Como ésto no siempre es posible, conviene al menos, rellenar con
enrocado el hueco dejado por la socavación.
- Método de Maza Álvarez.
La siguiente expresión puede ser usada para encontrar el tamaño del enrocado
(Àlvarez Maza, 1989).
(Formula 6.3)
Dm = diámetro medio de la roca [m]
V = velocidad media del flujo (V < 4.5 m/s) [m/s]
h = profundidad del flujo [m]
γs = peso específico del material de protección [Kgr/m3]
La roca debe rodear las pilas excepto cuando se tenga la certeza de que van a estar
alineadas con la corriente durante toda la vida útil de la obra, caso en el cual, el
enrocado puede colocarse solamente en el extremo aguas arriba de cada pila
(Figuras N° 6.1 y N° 6.2).

28
FIGURA 6.1: Comportamiento del enrocado como protección de pilas de
puentes. a) Condición antes de la socavación. b) Condición durante la
socavación.
Fuente: Álvarez Maza, (1989). Socavación en Puentes.
FIGURA 6.2: Enrocado como protección de pilas de puentes. a) Angulo de ataque
nulo. b) Angulo de ataque variable.
a) El hueco indica b) El hueco indica que

29
- Método propuesto en HEC-18 (1993)
Según (HEC-18, 2012), el enrocado no es una medida permanente para proteger
pilas contra socavación y no debe ser empleado para puentes en construcción, ya
que las nuevas estructuras deben proyectarse para ser estables. La siguiente
ecuación se usa para encontrar el tamaño de la roca de protección:
(Formula 6.4)
D50 = diámetro medio de la roca [m]
K = coeficiente de forma de la pila
K = 1.5 para pila con nariz redonda
K = 1.7 para pila con nariz rectangular
V = velocidad del flujo sobre la pila [m/s]
g = aceleración de la gravedad [m/s2]
Gs = densidad relativa de la roca, usualmente 2.65.
Para determinar la velocidad sobre la pila cuando no se tengan valores puntuales,
la velocidad media del cauce (Vm = Q/A) se multiplica por un coeficiente que va
desde 0.9 para pilas cerca a las bancas en un cauce recto hasta 1.7 para pilas
próximas a la curvatura externa del río.
(HEC-18, 2012), recomienda los siguientes criterios de construcción:
o Extender el ancho del enrocado al menos dos veces el ancho de la pila,
medido desde la cara de la pila. La protección debe ser más larga que ancha
y las rocas deben reponerse si se presenta socavación. Si el río es angosto
se puede colocar el enrocado a través de toda la sección transversal.

30
o La parte superior del enrocado debe coincidir con la superficie del lecho del
cauce y entre más profundo se coloque menos probabilidad existe de que
sea movido pero más difícil será su colocación e inspección.
o El espesor mínimo del enrocado debe ser tres veces el diámetro D50 de la
roca.
o En algunos casos, el enrocado se debe colocar sobre un filtro. El filtro no se
necesita si el enrocado es bien gradado o si se entierra por debajo del nivel
del lecho.
o El tamaño máximo de la roca no debe exceder a dos veces el tamaño medio
D50 del material.
2. PILAS AUXILIARES
(Breusers & Shen, 1977), reportan que Chabert y Engeldinger (1956) investigaron
el efecto de instalar una serie de pilas pequeñas aguas arriba de la pila principal
con el propósito de desviar la corriente incidente y disminuir el poder erosivo de
los vórtices de herradura. No existe un método general para definir los parámetros
involucrados como son: número y diámetro de las pilas, espaciamiento entre ellas,
ángulo de colocación y distancia a la pila. Experimentos hechos en el Saint
Anthony Falls Laboratory (Minnesota, EUA) reportan que no tienen un
comportamiento favorable y que por lo tanto su uso no se recomienda.
FIGURA 6.3.A: Pilas auxiliares.
Fuente: Breusers & Shen, (1977). Chabert Engeldinger.

31
Una modificación a esta solución son las pantallas investigadas en la Universidad
de Iowa que actúan como bafles sumergidos cuyo fin es reducir los niveles de
socavación en la pila, ya sea por revestimiento del lecho en la zona próxima o por
la deflexión de las líneas de corriente. Sin embargo, ensayos de laboratorio no
reportan buenos resultados.
FIGURA 6.4.B: Bafles de Iowa.
3. PANTALLAS AGUAS ARRIBA
Este tipo de protección fue propuesto por Levi-Luna (Maza J. A., 1987). Consiste
en colocar una pantalla vertical aguas arriba de la pila del mismo ancho que ésta.
La pantalla puede ser hecha de tablestacas o pilotes en concreto o metal y su
objetivo es el de impedir la formación de vórtices al pie de la pila. Las pantallas se
usan como medida preventiva o correctiva.
FIGURA 6.5: Protección de pilas con pantallas

32
4. DISEÑO ALTERNATIVO:
FIGURA 6.6: Diseño de un apoyo hidrodinámico para un flujo de un río torrentoso
y turbulento.
Adaptado de: Dimitri P & William R, (1957). Principles of Engineering
Geology and Geotécnico
b) Río con movimiento de masa de agua tranquilo.
Los pilares en lechos de aguas tranquilas deben tener un diseño convencional, ser
capaces de soportar el empuje de los rellenos, la presión del agua, fuerzas de sismo
y las fuerzas de viento. Estas cargas actúan tanto en el sentido longitudinal como
en el transversal (AASHTO, 2004) (ver fig. 6.15).

33
FIGURA 6.7: Diseño de un apoyo hidrodinámico para un flujo de río con
movimiento de masa de agua tranquilo.
Adaptado de: Dimitri P & William R, (1957). Principles of Engineering
Geology and Geotécnico
c) Río con poca pendiente y suelos costeros.
El diseño de un apoyo en zona costera debe ser siempre de sección circular, una
de las ventajas es que en caso de que la dirección del flujo sea incierta o pueda
variar se recomienda usar estos apoyos (Cruzado Vásquez, 2016).
Los pilares circulares tienen la ventaja de que la socavación es independiente del
ángulo de ataque de la corriente, pues la sección es simétrica en todas direcciones
(HEC-18, 2012).
El concreto que se debe usar de alta resistencia a los sulfatos; lográndose dicho
objetivo con cementos tipo V combinados con puzolanas o escoria ya que estamos
en un sulo de exposición severa a los sulfatos S2 y S3 con una exposición a los
sulfatos de entre 1500 a 10000 y mayor a 10000 respectivamente (ACI, 2014)

34
FIGURA 6.8: Vórtices alrededor de un pilar cilíndrico.
FIGURA 6.9: Diseño de un apoyo hidrodinámico para un flujo de río con
poca pendiente y suelos costeros
Adaptado de: DACGER- MOP (2014). Planos típicos para obras de
construcción de puentes

35
7. Puentes famosos del mundo, Sudamérica, del Perú y localidad
Tabla 7.1: Puentes más famosos del mundo
PUENTES MAS FAMOSOS DEL MUNDO
NOMBRE
DEL PUENTE
DESCRIPCIÓN IMAGEN
Richmond
Se encuentra en Londres,
Inglaterra, y es uno de los más
antiguos.
Brooklyn
Uno de los más emblemáticos
puntos turísticos de Nueva York,
así como uno de los más famosos
del mundo.
Magdeburg
Water
Bridge. Instalado en Alemania,
este puente posee la peculiaridad
de pasar por encima del agua. Su
asombro es tal que todos los días
reúne a una buena cantidad de
turistas.

36
Hangzhou
Bay
Se encuentra en Zhejiang, en
China. Está entre los puentes más
largos del mundo. La imagen lo
dice todo.
Akashi
Kaikyo
Del Oriente también nos llega esta
maravilla. Se encuentra en Kobe-
Naruto, en Japón.
San Diego
Coronado
Como su nombre lo indica, se
encuentra en San Diego, Estados
Unidos. Fue inaugurado en 1969.
Bosphorus
. Localizado en la exótica
Estambul, en Turquía, es un
puente que enlaza a dos
continentes: Asia y Europa.

37
Tsing Ma Desde el lejano Hong Kong, en
China, tenemos esta maravilla
tecnológica por la cual todos los
días transita una impresionante
cantidad de automóviles.
Oresund
Ubicado en Dinamarca, no sólo es
un puente hermoso, sino que
además registra más de 60 mil
viajes al día.
Kintai
Otro puente de Japón, esta vez en
Iwakuni. Su estructura de roca y el
resultado de sus restauraciones lo
hace un puente histórico.
Fehmarn Belt
Se encuentra en el Mar Báltico,
entre Alemania y Dinamarca. Se
trata de un proyecto millonario al
cual realizarán todavía un par de
ampliaciones para conectar a
ambos países.

38
Millau
Localizado en Francia, es
considerado el puente cableado
más largo del mundo.
Westminster
Uno de los puentes más famosos
del mundo. Se encuentra en el
corazón de Londres, junto al
legendario Big Ben.
Erasmusbrug
Está localizado en Rotterdam, en
Países Bajos, y es una joya de la
arquitectura moderna. Contempla
su grandeza.
Gateshead
Millenium
Este puente localizado en
Inglaterra también es uno de los
más vanguardistas, pues puede
levantarse para permitir el tránsito
de barcos.

39
Ponte
Vecchio
Uno de los referentes turísticos
más grandes de Florencia, en
Italia, con una construcción que
pone a prueba a la arquitectura.
Sydney
Harbour
Una de los puentes modernos más
impresionantes. Se localiza en
Sidney, uno de los emblemas
turísticos de Australia.
Golden Gate Sin duda, uno de los puentes más
famosos del mundo. Localizado en
San Francisco, se ha convertido
en un punto turístico obligado para
quien llega a este lugar.
Tower Es el puente más famoso del
mundo. Cada año, recibe la visita
de millones de turistas que se
asombran con su elegancia e
historia, pero sobre todo, con su
enormidad.
(Taringa, 2012)

40
Tabla: 7.2 Puentes más famosos de Sudamérica
PUENTES MÁS FAMOSOS DE SUDAMÉRICA
NOMBRE DESCRIPCIÓN IMAGEN
Matute
Remus
Inaugurado en 2011 y es un puente
atirantado ubicado en el estado de
Jalisco, México. Por donde circulan
hasta 200 mil vehículos al día.
Octávio
Frias
Inaugurado en mayo de 2008,
puente atirantado de 138 metros de
altura que cruza el Río Pinheiros,
en San Pablo, Brasil. Es el único
puente del mundo que tiene dos
pistas curvas sostenidas por un
solo mástil de hormigón.
Baluarte
Bicentenario
Ubicado a 402,57 metros de altura
sobre el río Baluarteo (México),
este puente entró en el libro de los
récord Guinness por tratarse del
puente atirantado más alto del
mundo. Tiene una longitud de 1124
metros, un ancho de 20 metros y
un vano de 520 metros.
Puente
Colgante
Símbolo de la ciudad de Santa Fé
(Argentina). En 1983, después de
55 años de haber sido inaugurado,
se derrumbó a causa de la una
crecida extraordinaria del río
Paraná. Fue reconstruido entre
2000 y 2002, respetando la

41
estructura del proyecto original de
1920.
El Velero
Ubicado en la ciudad de Guayaquil,
es considerado “el puente más
bonito de Ecuador”. Su entorno
natural, con el estero Salado a sus
pies y su diseño arquitectónico que
simula un velero.
Mauricio
Báez
Suspendido sobre el Refugio de
Vida Silvestre Río Higuamo, el
Puente Mauricio Báez se
encuentra en San Pedro de
Macoris, República Dominicana.
Fue inaugrado en 2007 y según
Wikipedia, ocupa el puesto número
121 en el ránking de Puentes
atirantados de vano más largo del
mundo.
Puente de la
Mujer
Este puente peatonal giratorio es
uno de los emblemas del barrio de
Puerto Madero de la ciudad de
Buenos Aires (Argentina). Tiene
uno de los mecanismos de giro
más grandes del mundo.

42
Rosario –
Victoria
Conecta a la ciudad de Rosario
(provincia de Santa Fé, Argentina)
con la ciudad de Victoria (provincia
de Entre Ríos, Argentina) y tiene
una extensión de 608 metros. Es la
vía de comunicación más corta
entre el puerto de Santos (Brasil) y
Valparaíso (Chile).
Puente de la
Unidad
También conocido como puente
atirantado la Unidad o viaducto de
la Unidad, este puente cruza el río
Santa Catarina y une la ciudad de
Monterrey con San Pedro Garza
García en Nuevo León, México.
(Taringa, 2012)

43
Tabla 7.3: Puentes más famosos del Perú
PUENTES MÁS FAMOSOS DEL PERÚ
NOMBRE DESCRIPCIÓN IMAGEN
Puente
Nanay
Puente más largo del
departamento de Loreto
Aguaytía
Puente más largo del Perú y
ubicado en el departamento de
Madre de Dios
Chilina Puente más largo del
departamento de Arequipa.

44
Puente de
Fierro o
puente
Bolivar
Segundo puente más largo del
departamento de Arequipa.
Pachitea
departamento de Huánuco.
Bella Vista
departamento de San Martín.
(Scribd, 2016)

45
7.4. Puentes más famosos de Cajamarca
Puente ciruelo
Puente de 130 m de luz, ubicado en la provincia de San Ignacio
FIGURA 7.4.1: Puente ciruelo
Fuente: Ministerio de transportes y comunicaciones (2015)
Puente Yonán
Puente de 90m de luz, une Cajamarca-Ciudad de Dios
FIGURA 7.4.2: puente yonan
Fuente: Ministerio de transportes y comunicaciones (2015)

46
8. CUALES SON LOS FACTORES QUE INTERVIENEN EN EL
DIMENSIONAMIENTO DE UN PUENTE
A. ESTUDIOS QUE SON NESECARION EN EL DIMENSIONAMIENTO DEL UN
PUENTE
A.1 ESTUDIO DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA
Los objetivos de los estudios son establecer las características hidrológicas de los
regímenes de avenidas máximas y extraordinarias y el comportamiento hidráulico
del río que permiten definir los requisitos mínimos del puente y su ubicación óptima
en función de los niveles de seguridad o riesgos permitidos para las características
particulares de la estructura. (MACRO-ingeniería y gestión. (2010))
Consideraciones para el Diseño
El autor también aclara que los puentes ubicados en el cruce con un curso de agua
deben ser diseñados de modo que las alteraciones u obstáculos que estos
representen ante este curso de agua sean previstos y puedan ser admitidos en el
desempeño de la estructura a lo largo de su vida útil o se tomen medidas
preventivas.
Es importante considerar la posible movilidad del cauce, el aporte de escombros
desde la cuenca y los fenómenos de socavación, así como la posibilidad de
ocurrencia de derrumbes, deslizamientos e inundaciones.
A.2 ESTUDIOS GEOTÉCNICOS
Los objetivos es establecer las características geotécnicas, es decir, la
estratigrafía, la identificación y las propiedades físicas y mecánicas de ríos, suelos
para el diseño de cimentaciones estables. (MACRO-ingeniería y gestión. (2010))
Sondajes
El autor agrega que la cantidad y profundidad de sondajes deberá tomar en cuenta
la magnitud y complejidad del proyecto. En el caso de puentes de hasta 100 metros,
se preverá como mínimo un sondaje de exploración por cada componente, sea éste
estribo, zapata, pilar, bloque de anclaje, grupo de pilotes, etc. En caso de puentes
de gran longitud, deberá tomarse en cuenta la variabilidad de las condiciones del
terreno a lo largo del eje del puente.

47
Interrelación con los Estudios Hidrológicos
El diseño de los elementos de la subestructura se realizará tomando en cuenta
además la influencia de la socavación y la subpresión en el diseño. El nivel de
cimentación deberá estar por debajo de la profundidad de socavación estimada.
A.3 ESTUDIOS DE RIESGO SÍSMICO
Los objeticos son los estudios de riesgo sísmico tendrán como finalidad la
determinación de espectros de diseño que definan las componentes horizontal y
vertical del sismo a nivel de la cota de cimentación.
El alcance de los estudios de riesgo sísmico dependerá de:
• La zona sísmica donde se ubica el puente.
• El tipo de puente y su longitud.
• Las características del suelo. (MACRO-ingeniería y gestión. (2010))
A.4 ESTUDIOS DE TRÁFICO
Cuando la magnitud envergadura de la obra asi lo requiera, será necesario efectuar
los estudios de tráfico correspondiente a volumen y clasificación de tránsito en
puntos establecidos, con el objetivo de determinar las características de la
infraestructura vial y la superestructura del puente. (MACRO-ingeniería y gestión.
(2010))
El autor nos recomienda una metodología a seguir, que será la siguiente:
Conteo de Tráfico
Se definirán estaciones de conteo ubicadas en el área de influencia (indicando en
un gráfico). Se colocará personal clasificado, provisto de formatos de campo, donde
anotarán la información acumulada por cada rango horario.
• Clasificación y Tabulación de la Información
Se deberán adjuntar cuadros indicando el volumen y clasificación vehicular por
estación.
• Análisis y consistencia de la información
Esto se llevará a cabo comparando con estadísticas existentes a fin de obtener los
factores de corrección estacional para cada estación.
 Tráfico actual

48
Se deberá obtener el índice Medio Diario (I.M.D) de los conteos de volúmenes de
tráfico y del factor de corrección determinado del análisis de consistencia.
B. CARACTERÍSTICAS BÁSICAS O ESENCIALES DEL PUENTE PARA SU
DIMENSIONAMIENTO:
Por definición, “Puente” es una estructura que permite el paso de una vía vehicular,
peatonal, canal de agua, o faja transportadora, sobre otra vía vehicular, río, o
simplemente una quebrada.
Para cumplir con su cometido la vía superior debe tener indispensablemente una
superficie que permita el paso del usuario (fig. 8.1). (Láinez P.& Campos L.
(2003))
FIGURA 8.1. se muestra la superficie que permite el paso del usario.
Fuente: Láinez P. & Campos L (2003). criterios de concepción y funcionalidad del
proyecto de puentes.
Para que esta superficie exista, es necesario que se apoye en una estructura que
le de resistencia y rigidez (fig. 8.2).

49
FIGURA 8.2 en la supeficie a contruir debe existir resistencia y rigidez
Fuente: Láinez P.& Campos L. (2003). Criterios de concepción y funcionalidad del
Para que esta estructura exista es necesario que se apoye en estribos y
eventualmente pilares que le den estabilidad (fig. 8.3). Para que esta estabilidad
exista es necesario que los estribos y pilares transmitan al suelo en el que se
apoyan esfuerzos admisibles por éste, en forma permanente, es decir a una
profundidad libre de socavaciones.
FIGURA 8.3 Los pilares y estribos deben dar estabilidad
Elección de la luz del puente
La elección de la luz total de los puentes está íntimamente ligada con los aspectos
hidrológicos del curso de agua, los cuales se pueden sintetizar en:
1) Creciente de diseño
2) Recurrencia
Fijando la recurrencia como primer objetivo deberán considerarse aspectos
económicos vinculados al tráfico de la producción, aprovisionamiento, la seguridad

50
de poblaciones importantes, intereses estratégicos, etc. A efecto de contar con una
idea, acerca de la luz de puente necesaria podemos adoptar la fórmula propuesta
por Charlton. ( Guitelman A. & Perez S.. (1999)).
La fórmula que propone Charlton:
b = 5,074. Q … formula 8.1
Donde:
b = Luz del puente en metros.
Q = Caudal de diseño en m3/s.
El criterio de mayorar las luces en caso de cauces meandrosos no ayuda mucho,
pues, tal como sugiere Blench T.,“ ... luces excesivas dan lugar a mayor número de
pilas, pudiendo ser que cualquiera de ellas resulte severamente atacada, puesto
que el río se moverá a lo largo del puente en su ciclo normal de serpenteo ... “.
Por otra parte luces menores que la necesaria, originarán inaceptables
socavaciones. ( Guitelman A. & Perez S.. (1999))
Longitud de un puente
La longitud de puente necesaria para que éste cumpla su cometido, está
determinada por el ancho del espejo de aguas en máximas extraordinarias, más la
longitud necesaria para que la proyección horizontal del talud del relleno de cada
acceso (fig. 8.4). Esta longitud horizontal depende de la altura del relleno y del talud
de éste. (Láinez P.& Campos L. (2003))
FIGURA 8.4. La longitud de un puente y la rasante
Fuente: Láinez P.& Campos L. (2003). criterios de concepción y funcionalidad del

51
El autor dice que la solución estructural puede tener dos alternativas a la solución,
(fig. 8.5):
a) Estribos cerrados, en los cuales existen muros de ala que contienen el relleno
por detrás del estribo, o
b) Estribos abiertos en los cuales el relleno rodea al estribo, generalmente
constituido por columnas.
FIGURA 8.5 alternativas de solucion en el dimesionamiento de estribospo

52
9. Como interviene la geología estructural en la decisión de ubicación del
puente.
La geología estructural tiene el importante rol decisivo del emplazamiento del
puente, puesto que puede existir la presencia de una falla geológica longitudinal al
eje del rio, quien anula por completo las posibilidadesde la construcción del puente.
La ubicación de fallas transversales no son determinísticas puesto que su
movimiento tectónico no genera esfuerzos torsionales o de corte en la estructura
del puente.
Además, es importante hacer estudios geofísicos para evaluar la presencia de
diaclasas de gran espesor y evaluar si se requieren mejoramientos del macizo como
son las inyecciones.
Es importante además recalcar que el estudio estructural, brinda información
suficiente sobre las juntas geológicas para posteriormente poder tomar una decisión
frente a la presencia de dicha, sobre la viabilidad del puente.
(Apuntes de Clase, 2016)
10. Como interviene la geofísica para la ubicación de un puente.
Los ensayos de medición de ondas superficiales en arreglos multicanales
(MASW y MAM) consisten en generar ondas vibratorias en la superficie del terreno
y registrar a distancias variables el arribo de las ondas de corte (Ondas S), con las
cuales se determinan los cambios de velocidades a lo largo de los contactos.
De otra manera, el Ensayo MASW o Análisis de Ondas Superficiales en Arreglo
Multicanal es un método de exploración geofísica que permite determinar la
estratigrafía del subsuelo bajo un punto en forma indirecta, basándose en el cambio
de las propiedades dinámicas de los materiales que la conforman. Este método
consiste en la interpretación de las ondas superficiales (Ondas Rayleigh) de un
registro en arreglo multicanal, generadas por una fuente de energía impulsiva en
puntos localizados a distancias predeterminadas a lo largo de un eje sobre la
superficie del terreno, obteniéndose el perfil de velocidades de ondas de corte (Vs)
para el punto central de dicha línea. Por su parte, el ensayo MAM o Análisis de
Microtrepidaciones en Arreglos Multicanales, consiste en monitorear las vibraciones

53
ambientales en arreglos predeterminados y mediante el análisis de dispersión de
éstas determinar el perfil de velocidades de ondas S. La combinación de los
métodos MASW y MAM, permiten obtener perfiles de ondas S hasta profundidades
promedio de 60 a 100 m. En ambos métodos, la interpretación de los registros
consiste en obtener de ellos una curva de dispersión (un trazado de la velocidad de
fase de las ondas superficiales versus la frecuencia), filtrándose solamente las
ondas superficiales, ya que son estas ondas las que predominan en el grupo de
ondas, poseyendo alrededor del 70% de la energía del tren de ondas. Además, la
velocidad de fase de estas ondas tiene un valor que varía entre el 90% al 95% del
valor de la velocidad de propagación de las ondas S (Vs). Luego mediante un
procedimiento de cálculo inverso iterativo (método de inversión) y a partir de la
curva de dispersión calculada se obtiene el perfil sísmico del terreno en función de
Vs para cada punto de estudio. Esta técnica se ha venido utilizando con bastante
frecuencia en la exploración geotécnica como un método indirecto para la
cimentación de puentes, presas de tierra, presas de relaves y pads de lixiviación,
obteniéndose buenas correlaciones con los perfiles estratigráficos del suelo en los
casos donde se han realizado perforaciones diamantinas, así como con los
resultados de los ensayos SPT, por lo que tiene una buena confiabilidad y
constituye una alternativa económica.
Finalmente se concluye quelLas profundidades de exploración que se alcanzan con
los sondajes MASW y la combinación de los sondajes MASW y MAM son en
promedio de 20 m. y 60 m. respectivamente, dichas profundidades sirven para
determinar de manera indirecta la potencia y/o espesores de los diferentes estratos
en cada uno de los sondajes realizados.
(GEOSYSTEM Z. 2010)
A continuación de muestran unas figuras que ilustran un modelo de sondeo
geofísico por los métodos anteriormente descritos.

54
FIGURA 10.1. Registro sísmico con ensayo MASW
Fuente: Recuperado de http://gis.proviasnac.gob.pe/
FIGURA 10.2. Curva de dispersión del ensayo MASW

55
FIGURA 10.3. Modelo unidimensional de las ondas MASW

56
FIGURA 10.4. Registro sísmico ensayo MAM.
FIGURA 10.5. Curva de dispersión ensayo MAM

57
FIGURA 10.6. Modelo unidimensional de Ondas de corte MAM

58
11. COMO SE PUEDE MITIGAR LA EROSIÓN DE PILAS Y ESTRIBOS DE UN
PUENTE
I. EROSIÓN EN PUENTES
Todos los procesos fluviales que llevan involucrados la alteración de las condiciones
naturales de un curso de agua, por la implantación de una obra, producen una serie
de modificaciones en el escurrimiento. Dichas modificaciones involucran:
o Δh: Variación de los niveles del río.
o ΔU: Cambios en el perfil de velocidades del río.
o Generación de corrientes secundarias y torbellinos.
Como consecuencia, cambia la capacidad de transporte de sedimentos por parte
de la corriente. (Guitelman A. & Perez S.. (1999).)
A. Predicción de la Erosión
Este estudio se concentra a determinar si se puede estimar la tasa de tiempo y el
punto en el cual el proceso de erosión pasa de un pilar esbelto (influenciado
ampliamente por el ancho del pilar) a la erosión a un pilar ancho (influenciado por
el tirante de agua).
También es dable hacer notar la creación de aparatos para determinar la tasa de
erosión en materiales cohesivos.
Otro factor que está siendo tomado en cuenta es la intensidad de la turbulencia para
el dimensionamiento de la erosión potencial y las del diseño de las contramedidas
de erosión.
Finalmente la superposición de diferentes procesos de erosión y su interacción
entre ellos en el cálculo de la erosión total. (Mansen A. (2003))

59
FIGURA 11.1 proceso erosivo sufrido por el pilar en la zona aguas abajo
Fuente: propia
II. SOCAVACIÓN EN EL PUENTE DE PILAS Y ESTRIBOS
El mecanismo básico que causa erosión local en pilas o estribos es la formación de
vórtices en su base. Figura 11.1 presenta un esquema simple del campo de flujo en
un cilíndrico estrecho muelle. El vórtice de herradura en un puente muelle
resultados del cacharro de agua en el sentido ascendente superficie de la
obstrucción y posterior aceleración del flujo alrededor de la nariz de la muelle. La
acción del vórtice elimina material del lecho alrededor de la base del muelle.
(Arneson L., Zevenbergan L., Lagasse P.& Clopper P.. (2012))
FIGURA 11.2 Las principales características de flujo que forman el campo de flujo
en una estrecha franja de forma cilíndrica circular
Fuente: (NCHRP 2011a)

60
El autor menciona que el estrecho ancho de flujo y el flujo acelera a través de la
contracción, la generación de estructuras macro-turbulencia (remolinos y varios
vórtices hiladas a partir del límite de contracción) que derraman y se dispersan
dentro del flujo.
FIGURA 11.3 Estructura de flujo que incluye macro-turbulencia generada por el
canal de inundación / interacción de flujo, la separación del flujo alrededor del pilar,
y se despierta en la región llanura de inundación de un canal compuesto
Fuente: (NCHRP 2011a and b)
FIGURA 11.4 Flujo estructura que incluye macro-turbulencia generada por el flujo
de alrededor de pilares en un canal principal estrecha
Fuente: (NCHRP 2011b).
El caso particular del emplazamiento de un puente en el curso de un río todos estos
procesos tienen lugar y aparecen tres clases de erosión según: (Guitelman A. &
Perez S.. (1999))

61
III. CLASIFICACION DE LA EROSION EN PUENTES
Cuadro 11.1: clasificación de la erosión en puentes
Por: (Guitelman A. & Perez S.. (1999))
o Erosión Generalizada: es aquella que se produce en el cauce como
consecuencia de la crecida, que pone en movimiento las partículas de fondo
que se encontraban en equilibrio.
o Erosión por Contracción: ocurre cuando la luz del puente es inadecuada de
acuerdo al Caudal esperado de crecida, por lo que se produce una contracción
de la vena fluida durante la misma, incrementando la velocidad enormemente
y, por lo tanto, la erosión.
o Erosión Localizada: es la fosa que se genera ante algún elemento físico
componente del diseño del puente (en pilas y estribos), o singularidad que se
encuentre interpuesta en la corriente fluida.
A. EROSIÓN POR CONTRACCIÓN
Se entiende por Erosión por Contracción a la que se produce por el aumento en la
capacidad de arrastre de sólidos que adquiere una corriente cuando su velocidad
aumenta por efecto de una reducción más o menos brusca de área hidráulica en su
cauce.
Los cambios que la presencia de un puente impone a la corriente son principalmente
los siguientes:
1. Cambio de la velocidad del escurrimiento del agua en el cauce principal y en el
de las avenidas.

62
2. Cambio en la pendiente de la superficie libre del agua, hacia arriba y hacia abajo
del puente. Cuando ocurre una avenida, aumenta la velocidad y, como
consecuencia, transportar sedimentos. Origina un mayor arrastre del material del
fondo en la sección del cruce y, cuando ello es posible, un ensanchamiento del
cauce.
La erosión por contracción implica un problema con el cual es muy difícil lidiar y
generalmente requiere mucho esfuerzo y dinero para resolverlo. Por esto, es mejor
realizar un adecuado estudio de la luz del puente a efectos de no caer en este tipo
de fenómeno erosivo. (Guitelman A. & Perez S.. (1999))
A.1 SOLUCIONES POSIBLES AL PROBLEMA
Colocación de un AZUD Aguas Abajo del Puente
De ahí que el autor aclara que la profundidad de erosión es mayor cuanto mayor
sea la pendiente del cauce. De esta forma, la colocación del Azud aguas abajo
genera una zona de estancamiento tal que se produce una sedimentación
importante sobre el lecho, disminuyendo la pendiente del mismo.
Este azud puede construirse de manera muy sencilla y económica mediante la
utilización de Gaviones, dándole a la estructura buenas características de
flexibilidad y adaptabilidad. Esto puede apreciarse en la Figura 11.5
FIGURA 11.5: Colocación de un azud aguas abajo
Fuente: Guitelman A. & Perez S. (1999). Erosión y socavación
Colocación de Espigones Aguas Arriba
El autor añade la aplicación de estos espigones, si se colocan correctamente,
favorecen el fluir de la corriente, con el consecuente depósito del material
transportado. Los mismos pueden ser:

63
FIGURA 11.6: Tipos d espigones
También, en este caso, es conveniente la utilización de Gaviones en la construcción
de las estructuras. Los espigones resultantes son de forma escalonada:
FIGURA 11.7:
Lado izquierdo: Espigones hechos con gaviones. Fuente: Guitelman A. &
Perez S. (1999)
Lado derecho: posibilidad de aplicación de espigones
Además, es conveniente colocar una colchoneta al pie del espigón (zona crítica del
mismo) que absorba la energía del agua que cae (con la ventaja de poder adaptarse
a la deformación del fondo) y evitar, por lo tanto, una erosión excesiva. Para que
esta colchoneta actúe adecuadamente será necesaria la colocación de un filtro (o

64
geotextil) entre ésta y el fondo en caso de existir material fino y con el fin de evitar
su sifonamiento.
Colocación de Muros de Encauce Aguas Arriba
Finalmente el autor recomendada que estos muros (como se muestra en la Figura
11.7) logran un ordenamiento de la corriente y de los vórtices generados en la
misma, con una disminución notable del fenómeno de erosión.
FIGURA 11.8: Muros de encauce
B. EROSIÓN LOCALIZADA
B.1 EROSIÓN LOCALIZADA EN PILAS DE PUENTES
La erosión local es el descenso abrupto en el lecho fluvial alrededor de una pila,
debido a la remoción del material de fondo, ocasionado por un escurrimiento de
acción localizada, inducido por la presencia de la misma pila. (Guitelman A. & Perez
S.. (1999))
DESCRIPCIÓN DEL ESCURRIMIENTO
El autor aclara que el rasgo dominante del escurrimiento cerca de una pila es la
presencia de una estructura de remolinos que se desarrolla alrededor de la misma.
Estos vórtices son el mecanismo básico de la erosión local.
Dependiendo del tipo de pila y las condiciones de la corriente fluvial no perturbada,
los tres sistemas básicos son:
1. Vórtice en herradura: Los filamentos vorticosos que atraviesan el escurrimiento
de un campo de velocidades bidimensional no perturbado, son concentrados por la

65
presencia de una pila con borde de ataque redondeado (nariz roma) para dar origen
al sistema de vórtices en herradura.
2. Vórtice de Estela.: La vorticidad concentrada en el sistema de vórtices de estela
está generada por la propia pila, contrariamente al caso de vórtices en herradura.
3. Vórtices de Extremo: El sistema de vórtices de extremo generalmente ocurre con
pilas completamente sumergidas.
En la figura 11.9 siguiente se puede apreciar el fenómeno en general.
FIGURA 11.9: Sistemas de vorticos
Fuente: Guitelman A. & Perez S. (1999). erosión y socavación
B.2.1 PROTECCIÓN DE LAS PILAS CONTRA LA EROSIÓN LOCALIZADA
Luego de haber seleccionado la forma de la pila pueden considerarse ciertas
condiciones adicionales para impedir o disminuir los efectos erosivos a su
alrededor.
En términos generales, existen dos formas de controlar el proceso de erosión:
1. Impedir o modificar el cambio de dirección en la región de aguas arriba de
la pila, tratando de reducir los vórtices.
2. Tratar que el fondo del cauce resista la acción erosiva.
Veremos a continuación, entonces, las distintas posibilidades que existen para cada
uno de estos dos enfoques. (Guitelman A. & Perez S.. (1999))

66
Modificación del cambio de dirección
Zapata de Fundación o Cabezales
La zapata o cabezal sobre la cual se puede tener que fundar la pila por razones
estructurales, puede llegar a una probabilidad de disminuir la erosión hasta un valor
de 1/3 de la erosión que ocurriría con la pila sola.
En el caso de pilas (y zapatas) de sección circular se encontró que la disposición
óptima se logra con zapatas cuyo diámetro es tres veces el de la pila y con su
techo ubicado a b/2 por debajo del nivel natural del lecho.
FIGURA 11.10: Protección en la base por zapatas
Voladizo Desarrollado
A nivel nacional, los ingenieros COTTA y JENSEN desarrollaron un dispositivo
aplicable a pilas de secciónrectangular (con bordes redondeados o no) y de sección
circular.
Consiste en una losa en voladizo que rodea a la pila a la altura del lecho y cuya
disposición y relaciones se resumen en las Figuras 11.10 y 11.11
En todos los casos, el voladizo debe colocarse en el nivel del lecho o
preferentemente más bajo, pues si emergiera del lecho perdería rápidamente
eficacia. El espesor recomendado no debe superar 0,08b para evitar que un
eventual afloramiento empeore la situación. El hormigón del voladizo debe
protegerse en todo su contorno mediante una pieza metálica moldeada en U. Si se
previeran descensos del lecho por erosión generalizada del río o de la contracción
del puente, el voladizo tendría que ubicarse en el nivel mínimo previsto para el lecho
(pudiendo dejarse un segundo en el nivel actual del lecho).

67
FIGURA 11.11: Protección con placas (método de Cotta-Jensen)
FIGURA 11.12: Protección con placas (método de Cotta-Jensen)-corte B-B
Pilas Auxiliares Aguas Arriba
Este método consiste en la construcción de pequeñas pilas delante de la pila
estructural, tal como se muestra en la Figura 11.12: Tienen el propósito de romper
la corriente incidente y controlar el vórtice en herradura, que genera la erosión. Sin
embargo, si bien los ensayos de laboratorio indicaron reducciones de erosión del
50% mediante este método, no se pueden enunciar leyes o criterios de diseño para
el sistema.

68
FIGURA 11.13: Protección con pilas adicionales
Pantalla Auxiliar Aguas Arriba
Este tipo de protección es útil sólo cuando el ángulo de ataque es nulo, ya que no
ha sido ensayado para corrientes oblicuas. Se puede ver su disposiciónen la Figura
11.13. La altura más económica de pantalla es del orden de h0/3 pues su acción
protectora es la misma que si llegara a la superficie y se recomienda ubicarla a una
distancia de 2,2b aguas arriba de la nariz de las pilas.
Con este tipo de protección se obtienen reducciones de erosión del orden del 70%.
FIGURA 11.14: Protección con pantallas
Fuente: Guitelman A. & Perez S. (1999)). Erosión y socavación

69
Resistencia del Fondo a la Acción Erosiva
Protección con Enrocado (RIP-RAP)
El método consiste en evitar la erosión mediante el volcado de piedras en el foso
alrededor de la pila. La experiencia demuestra, además, que el RIP-RAP es el único
tipo de protección que permite controlar totalmente la socavación.
Algunas recomendaciones prácticas:
a) El enrocado debería ser, en lo posible, de tamaño uniforme en la superficie.
b) Debe colocarse un buen filtro invertido para evitar que el material fino del lecho
resulte absorbido por la corriente.
c) Se recomienda colocar el enrocado a partir del nivel inferior que puede alcanzar
el lecho durante la socavación general bajo el puente (ver Figura 26). Esto debe
hacerse con el fin de no reducir el área hidráulica útil de la sección transversal bajo
el puente.
FIGURA 11.15: Profundidad a colocar la protección de enrocado
Esta protección es útil para la pila orientada en el sentido de la corriente y para
cualquier ángulo de ataque de la misma. Cuando α=0 la protección sólo es
necesaria en el frente de la pila. Cuando la corriente puede incidir en cualquier
ángulo la protección debe rodear el terraplén. Ver Figura 11.15

70
FIGURA 11.16. Forma de colocación del enrocado de protección
e) Las dimensiones en horizontal de la protección deben cubrir, al menos, una
distancia de dos veces el ancho de la pila medido desde la cara de la misma.
f) Tener mucho cuidado, porque una mala colocación de la protección de enrocado
puede provocar por sí misma un fenómeno erosivo local.
Protección con Gaviones y Colchonetas
Este constituye un método más efectivo que el anterior y consiste básicamente en
rodear la pila con gaviones. En contacto con el suelo, además, se dispondrán
colchonetas que colocados adecuadamente con la utilización de algún material de
filtro (Ej.: Geotextil), tendrán el objetivo de impedir el arrastre del material de fondo
y de dar resistencia al mismo.
B.2 EROSIÓN LOCALIZADA EN ESTRIBOS DE PUENTES
Un puente que cruza un río supone, al menos para grandes crecidas, una
contracción del cauce fluvial con los terraplenes del camino.
El encuentro final de estos terraplenes con el puente propiamente dicho
(presentando contacto con el agua) da origen a los estribos del puente.

71
Los estribos pueden ser formados por el propio terraplén, protegido por enrocado,
o directamente construidos en hormigón y tener diversas formas y ángulos de
encuentro con la corriente.
Tal como en el caso de las pilas del puente, el lecho fluvial sufre en las proximidades
de los estribos una erosión local atribuible a los vórtices que se generan debido a
los cambios de dirección de las líneas de corriente en la contracción. Desde un
punto de vista teórico, éste es un complejo problema tridimensional en fondo móvil.
Como es ya sabido, el ángulo de ataque del flujo afecta sensiblemente la
profundidad máxima de erosión en pilas y estribos. En tal sentido, resulta necesario
destacar la posibilidad de contar con espigones encauzadores del escurrimiento
(spur dikes) aguas arriba del puente, por lo que su diseño resulta también de interés.
(Guitelman A. & Perez S.. (1999))
B.2.1 PROTECCION AL PIE DE ESTRIBOS
El autor dice que en forma análoga a la descripta para las pilas de puente, se puede
utilizar una protección de enrocado estable al pie del estribo tal que en ningún caso
se produzca la erosión del lecho en esa zona y, de ese modo, el descalce del
estribo, que llevaría a su colapso.
Existe también otra solución, en algunos casos más adecuados que no sólo evita la
socavación en los estribos, sino que orienta a las líneas de corriente para que, al
pasar por la sección del puente, sean perfectamente normales a su eje, con ángulo
de ataque nulo respecto de las pilas.
Esta uniformización del flujo en toda la sección, se logra mediante diques
encauzadores. Esta solución es, sin duda, de costo más elevado que la protección
con enrocado.
Diseño de diques encauzadores
La forma y dimensiones de las embocaduras o diques encauzadores dependen de
la topografía del sitio del puente y de las características propias del río en el lugar.
El objeto de tales obras es encauzar debidamente la corriente en la contracción y
alejar las máximas socavaciones de los estribos del puente. Para lograr esos
objetivos la forma en planta de los diques debe ajustarse a una curva que

72
gradualmente concentre y dirija las aguas sin cambios bruscos de dirección,
evitando la separación que induce mayor turbulencia local.
De las muchas formas de diques encauzadores desarrolladas por diversos autores,
la más efectiva ha demostrado ser la forma elíptica.
FIGURA 11.17 Disposición de muros de encauzamiento, dos formas de utilizar y
colocar los diques encauzadores

73
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