Puentes de Losa.

República Bolívariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Defensa

Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada

Núcleo Bolívar – Extensión Puerto Ordaz

Sede Caura

Ingeniería civil / VIII semestre

Sección: Ing-civ-D-8s-02

Puerto Ordaz – Edo. Bolívar

Profesora: Integrantes:

Hebelis Orfila C.I. 20.887.073 Annys Peñalver

C.I. 21.251.466 Joheddys Castillo

Ciudad Guayana, Mayo de 2014

Índice.

Pg.

Introducción ………………...……………………………………………......………… 03

Puentes de losa.

 Secciones transversales...........................................................................…............. 04

 Características Generales......................................................................................... 05

 Puentes de Viga de Concreto Armado..................................................................... 06

 Consideraciones....................................................................................................... 06

 Partes de Puentes de Vigas........…...................................…....………….....….…. 07

Conclusión………………….............................................................................................. 09

Anexo................................................................................................................................... 10

Referencias Bibliográficas…….………………………………..………….........…......... 11

Introducción.

La necesidad humana de cruzar pequeños arroyos y ríos fue el comienzo de la historia de los puentes. Hasta el día de hoy la técnica ha pasado desde una simple losa hasta grandes puentes colgantes que miden varios kilómetros y que cruzan bahías. A lo largo de la historia se han convertido, no solo en un elemento muy básico para una sociedad, sino en símbolo de su capacidad tecnológica. Los puentes pueden clasificarse en tipos diferentes, de acuerdo a diversos conceptos como: tipo de material utilizado en su construcción, sistema estructural, sistema constructivo, uso que tendrá el puente, ubicación de la calzada en la estructura del puente, etc.

Uno de los materiales que predomina en la construcción de puentes es el concreto armado, el cual, en masa es un material moldeable y con buenas propiedades mecánicas y de durabilidad, y aunque resiste tensiones y esfuerzos de compresión apreciables tiene una resistencia a la tracción muy reducida, por eso se usa combinado con acero, que cumple la misión de cubrir las tensiones de tracción que aparecen en la estructura. Por otro lado, el acero confiere a las piezas mayor ductilidad, permitiendo que las mismas se deformen apreciablemente antes de la falla. En los elementos lineales alargados, como las vigas, las barras longitudinales, llamadas armado principal o longitudinal, se dimensionan de acuerdo a la magnitud del esfuerzo axial y los momentos flectores, mientras que el esfuerzo cortante y el momento torso condicionan las características de la armadura transversal o secundaria.

Puentes de Losa.

La losa es físicamente la zona de rodamiento, puede ser de concreto reforzado o presforzado, y en los casos de puentes ortotropicos está conformada por una placa de acero con atizadores, la función de las losas es distribuir las cargas a lo largo de la seccion transversal del puente:

• Miembros Principales: son aquellos distribuidos longitudinalmente, son diseñados principalmente para resistir los momentos flexionante, pueden ser trabes de concreto reforzado o presforzado y también perfiles laminados en el caso de viguetas de acero.

• Miembros Secundarios: se utilizan para unir transversalmente los miembros principales para dar rigidez al conjunto, son diafragmas o piezas de puente.

Las losas de concreto presforzado, generalmente se utilizan en claros pequeños hasta de 10 m, aunque requiere más concreto y acero de refuerzo que las trabes de para el mismo claro, su procedimiento constructivo es mucho más simple y por eso es más económico y se sigue usando para estos casos; generalmente son de concreto reforzado, su diseño es muy simple, se calculan los momentos flexionantes por separado para carga muerta y carga viva, la suma factorizada de estos momentos para los máximos positivos y negativos rigen el espesor de la losa y la cuantía del acero de refuerzo.

Se entiende entonces que la losa es el elemento estructural que sirve para soportar el tránsito vehicular y peatonal para luego transmitir sus cargas al sistema de vigas. En estos casos la losa es cargada principalmente en la dirección transversal al tráfico. En puentes pequeños (L< 8 m), la losa puede ser cargada principalmente en la dirección del tráfico.

Además, para luces grandes (mayores a 5 m.) la losa puede ser aligerada. Esto se puede conseguir usando bloques o ladrillos de arcilla con viguetas espaciadas cada 0.53 m.

Los puentes de losas pueden formar uno de los tres tipos siguientes:

1. Uno o más tramos de losa simplemente apoyados sobre estribos y/o pilares. Este tipo se denominan losas simples.

2. Una losa continúa extendiéndose sobre tres o más apoyos pero sin que esta forme una sola sección con estos. Este tipo de losa se denomina losa continua y puede ser de espesor uniforme o variable y en este último caso la variación de espesor puede ser lineal o parabólica.

3. Una losa continua y además la cual este unida con sus apoyos, en uno o más tramos, constituyendo una losa en pórtico. En este caso el espesor es mayormente variable salvo que se trate de losas de luces inferiores a 6 metros por cada tramo.

Las secciones transversales más comunes de un tablero de losa.

La transición a losa aligerada o losa nervada proporciona un ahorro en el material y un encarecimiento en el encofrado. Para cantos inferiores a 90 cm la solución óptima es la maciza, mientras que para cantos superiores de 120 cm, lo razonable es disponer de aligeramientos.

Para cantos intermedios entre 90 y 120 cm es necesario un estudio detallado. Los aligeramientos se realizan en general con poliestireno expandido, aunque también se utilizan otros tipos de encofrado perdido como Nevometal, Tablex, bidones, etc.

Las formas más habituales para los aligeramientos son las circulares, no obstante pueden utilizarse otras. Los puentes losa pretensados hormigonados sobre cimbra convencional son competitivos a partir de luces de 20 m. A partir de luces de 25 m es recomendable adoptar una variación longitudinal de inercia (canto variable o acartelados).

En tal caso pueden alcanzarse económicamente luces medias, en torno a 40 m. Mecánicamente estos tramos continuos se conciben simplemente apoyados sobre las pilas y estribos. Los puentes de hormigón armado suelen diseñarse en pasos superiores con luces de hasta 15 m, soluciones mediante losas macizas o aligeradas y en vanos simples o continuos.

Su competitividad frente a los puentes prefabricados de vigas solo es viable si las condiciones de ejecución permiten abaratar el encofrado. También cuando las condiciones geométricas del proyecto sean complejas (anchos variables, fuertes curvaturas), o cuando la pequeña altura de la rasante obligue a la utilización de cantos reducidos.

Las cuantías de hormigón de este tipo de tablero está comprendida entre 0,55 – 0,80 m3/m2. En cuanto a la armadura pasiva esta entre 70 – 100 kg/m3. Por último el acero activo entre 10 – 25 kg/m3.

En síntesis el sistema estructural básico está formado por una losa de hormigón armado apoyada sobre los estribos o sobre las pilas.

Es adecuado para luces pequeñas de hasta 10 metros. Permite salvar obstáculos de más longitud siempre que se dispongan pilas intermedias, si bien es más frecuente utilizar esta tipología para pequeños puentes de un vano.

Este tipo de puente es adecuado para el paso de vehículos, pues el canto y el armado de la losa se pueden adaptar a las solicitaciones previstas.

Etapas Constructivas

• Desbroce y limpieza del terreno.

• Replanteo.

• Excavación.

• Construcción de los estribos y las pilas intermedias (si las hubiere).

• Montaje andamios y encofrados.

• Ferrallado y hormigonado de la losa.

• Desencofrado

• Acabados.

Ventajas e Inconvenentes

Sólo permite cubrir luces pequeñas y en general inferiores a 10 metros. Esta tipología se puede adaptar bien a distintos usos: peatonal y vehicular. La sección se adaptará a su uso. En aquellos puentes en que las solicitaciones previstas sean muy grandes, es necesario estudiar si resulta más conveniente usar esta solución o la de un puente de vigas de hormigón. No necesita demasiado mantenimiento.

Diseño de puentes de losa.

Longitud del volado de losa

Según las Normas AASHTO, limita la longitud del volado a 1.80 m ó 0.5 S (separación de las vigas). Asimismo, AASHTO limita la longitud de la calzada del volado a 0.91 m.

Espesor de la losa

Para controlar las deflexiones y otras deformaciones que podrían afectar adversamente la funcionalidad de la estructura, AASHTO recomienda un espesor mínimo, sin descartar la posibilidad de reducirlo si lo demuestran cálculos y/o ensayos.

Otro criterio común utilizado por Trujillo Orozco (1990) para pre-dimensionar el espesor del tablero es:

Peralte mínimo

Además AASHTO especifica que el peralte mínimo excluyendo ranuras y el desgaste no será menor de 175 mm.

Ancho equivalente de franjas

El método aproximado de análisis de tableros consiste en dividir el tablero en franjas perpendiculares a los apoyos. Estas franjas equivalentes se encuentran en la dirección principal de la losa (dirección en la que es cargada la losa).

Cuando la losa es cargada en la dirección paralela al tráfico, la franja no será mayor de 3.6 m donde múltiples carriles cargados están siendo investigados. Las franjas equivalentes perpendiculares al tráfico no están sujetas a límites de ancho.

Ancho efectivo de franjas en bordes longitudinales

Cuando la losa es cargada en la dirección paralela al tráfico, el ancho efectivo de una franja con o sin viga borde, puede ser tomado como la suma de: la distancia entre el borde del tablero y la cara interior de la barrera más 0.30 m y más la mitad del ancho de franja pero que no exceda el ancho total de franja o 1.80 m.

Ancho efectivo de franjas en bordes Transversales

El ancho efectivo de una franja con o sin una viga de borde puede ser tomado como la suma de la distancia entre el borde transversal del tablero y la línea central de los apoyos más la mitad del ancho de franja, pero que nunca exceda el ancho total de franja.

Distribución de carga de rueda en las losas

Si la distancia en la dirección secundaria de la losa excede en más de 1.5 veces el espaciamiento en la dirección principal (dirección en la que es cargada la losa), todas las cargas de rueda serán aplicadas en la franja principal. Si la distancia en la dirección secundaria de la losa es menor de 1.5 veces el espaciamiento en la dirección principal, el tablero será modelado como un sistema de franjas interceptado (losas bidireccionales).

Aplicación de carga de vehículos sobre las franjas equivalentes

La carga del peso de vehículos sobre los tableros y losas superiores de alcantarillas de sección cajón usando el método de franjas equivalentes será:

• Ejes de ruedas de 145 KN del camión de diseño, usando el método de franjas transversales (para de cargas puntuales de 72.5 KN separadas a 1.8 m entre sí).

• Todas las cargas especificadas para carga viva vehicular, incluyendo la sobrecarga equivalente, donde las franjas son longitudinales.

Posición de la carga viva

En el análisis de la losa se debe colocar las cargas en las posiciones más desfavorables. Para determinar la posición de la carga viva más desfavorable que causa los mayores efectos de cortantes o momentos se puede hacer uso de las líneas de influencia y evitar así someter la estructura a la infinidad de posiciones de carga.

Según el teorema de Barré, la posición más desfavorable que produce el máximo momento para losas cargadas en dirección paralela al tráfico, es aquella en la cual la carga más pesada y la resultante de todas las cargas aplicadas equidistan del centro de luz.

Distancia de la carga de la rueda al borde de la losa

Para el diseño de las losas, la línea de acción de la carga de la rueda se asume a 0.30 m. de la cara del guardarruedas o bordillo, si la losa no tiene bordillo la carga se localiza a 0.30 m. de la cara de la baranda. En el diseño de andenes, losas y elementos de soporte, la carga de la rueda se localiza sobre el andén, a 0.30 m, de la cara de la baranda.

Momento de diseño

AASHTO especifica que donde se use este método de franjas se debe considerar el mayor momento positivo (producto de todas las cargas aplicadas) como el momento de diseño para todas las regiones de momentos positivos. Igualmente, se debe utilizar el mayor momento negativo para todas las regiones de momentos negativos.

Armadura de repartición

Las losas serán provistas de cuatro capas de refuerzo, dos la dirección principal (dirección en la que es cargada la losa) y dos en la dirección secundaria.

Refuerzo mínimo

El refuerzo mínimo a flexión será al menos 1.2 la resistencia a la rotura de la primera grieta.

Estado límite de fatiga

El estado límite de fatiga no necesita ser considerado en losas de concreto que usan vigas múltiples.

Características Generales de los Puentes Losa.

Los puentes losas requieren por lo general más acero y más concreto que otros puentes, pero su encofrado es mucho más sencillo, siendo algunas veces mayor la economía representada por la facilidad de ejecución del encofrado que el costo de la mayor cantidad de material.

A medida que se incrementa la luz del puente, también la diferencia entre la cantidad de los dos tipos de materiales va aumentando y no así la diferencia del costo del encofrado, existiendo así por lo tanto un límite económico para el empleo de los puentes losas. Este límite depende del costo relativo de los materiales (acero, cemento principalmente) al costo del encofrado. Es por eso que el limite esta entre los 7 a 12 metros.

Características Necesarias del Terreno

Al igual que el puente anterior, no son necesarias unas características especiales del terreno, pues la transmisión de cargas es prácticamente vertical y se puede prever un reparto adecuado de las tensiones, si bien es preferible apoyar las zapatas directamente sobre roca.

Puente de Vigas de Hormigón Armado

Sistema Estructural

El sistema estructural básico está formado por unas vigas de hormigón armado apoyadas sobre los estribos o sobre las pilas y unidas por una Losa, también de hormigón armado. Las pilas, en éste y en todos las tipologías que se presentan a continuación, pueden ser de hormigón armado o de Mampostería.

Resulta adecuado para luces pequeñas de hasta 20 metros como máximo. Permite salvar obstáculos de más longitud siempre que se dispongan pilas intermedias de forma que cada tramo tenga una luz inferior a 20 metros.

Este tipo de puente se puede adecuar muy bien para el paso de vehículos, pues las vigas se pueden diseñar de tal manera que puedan soportar la carga provocada por el paso de camiones.

Características Necesarias del Terreno

No son necesarias unas características especiales del Terreno, pues la transmisión de cargas es prácticamente vertical y se puede prever un reparto adecuado de las Tensiones. De todas maneras es preferible apoyar las pilas directamente sobre roca y, cuando no sea posible, tener en cuenta el tipo de terreno y la tensión máxima admisible que puede soportar.

Etapas Constructivas

• Desbroce y limpieza del terreno.

• Replanteo.

• Excavación.

• Construcción de la pila (o pilas) y los estribos.

• Encofrado de las vigas del primer tramo.

• Ferrallado y hormigonado de las vigas del primer tramo.

• Desencofrado de las vigas del primer tramo y construcción de las del segundo tramo.

• Colocación de las pre- losas (o del encofrado) y hormigonado de la losa.

• Acabados.

Ventajas e Inconvenientes

Esta tipología se adapta muy bien a grandes solicitaciones. Puede ser muy adecuada para puentes vehiculares. Por otro lado, puede no ser la solución más recomendable si el uso es exclusivamente peatonal, por resultar más cara que otras. No necesita demasiado mantenimiento.

De Puentes Viga de Hormigón Pretensado

Uno de los ingenieros que más contribuyó al desarrollo del hormigón armado, y que tuvo una actuación más destacada en el origen y desarrollo del hormigón pretensado fue el francés Freyssinet. Sin embargo, no fue hasta después de la Segunda Guerra Mundial cuando los puentes viga de hormigón pretensado adquirieron toda su potencia y desarrollo. El hormigón pretensado ha demostrado sus ventajas económicas y técnicas tanto para puentes de luces medias (vigas prefabricadas, por ejemplo), como en grandes luces (puentes empujados y atirantados, entre otros). El récord de luz mundial para un puente cajón de hormigón pretensado es de 330 metros en Shibanpe (China), terminado en 2005.

Tal es la importancia de que el proceso constructivo de un puente sea sencillo y económico, que los puentes viga se clasifican en función de dichos procedimientos. En general se pueden construir los puentes “in situ”, con piezas prefabricadas, o de una forma mixta. Además, salvo que el puente sea muy pequeño, los puentes viga se construyen por partes, o bien en subdivisiones longitudinales (vigas independientes que se unen mediante una losa, por ejemplo) o en subdivisiones transversales (dovelas de sección completa, que dan lugar a una gran variedad de métodos constructivos).

Los procedimientos constructivos de los puentes viga de hormigón pretensado pueden clasificarse en: (a) construcción sobre cimbra, (b) construcción por voladizos sucesivos, y (c) construcción por traslación horizontal o vertical.

Construcción sobre cimbra

Un puente viga de hormigón pretensado puede construirse sobre una cimbra hormigonando “in situ”, o bien con dovelas prefabricadas. Las cimbras pueden apoyarse directamente sobre el suelo o ser cimbras móviles autoportantes.

La cimbra también puede emplearse en la construcción con dovelas prefabricadas. Las dovelas se montan sobre la cimbra y se unen entre sí mediante juntas húmedas (ejecutadas con mortero) o bien juntas secas (adosando las dovelas y pegándolas normalmente con resina epoxi). Posteriormente se solidarizan las piezas mediante un pretensado.

Cimbra apoyada sobre el terreno

Hoy día se emplean cimbras metálicas reutilizables, de fácil montaje y desmontaje. En el caso de cimbras altas, se emplean apoyos de gran capacidad y vigas trianguladas de gran canto; son cimbras huecas que permiten el paso de vehículos durante la construcción del puente. Las losas aligeradas construidas sobre cimbra convencional tienen un campo económico de luces entre los 10 y 40 metros. Con sección celular, el campo óptimo oscila entre los 30 y los 90 metros.

Cimbras autoportantes

Las cimbras autoportantes suelen emplearse en puentes con muchos vanos de luces moderadas. Se trata de una viga metálica que se apoya en las pilas del puente y que permite la construcción completa de uno o varios vanos. Posteriormente la cimbra se traslada horizontalmente apoyándose en las pilas del puente hasta el vano siguiente. Este procedimiento permite un ritmo elevado de construcción, similar al de las vigas prefabricadas.

La principal ventaja de este sistema respecto al de avance por voladizos sucesivos reside en el ahorro de pretensado al no crear en la estructura construida esfuerzos de voladizo durante las sucesivas fases de la obra.

Puente de Vigas de Concreto Armado.

A las vigas de concreto armado para un puente necesitamos diseñarlas suponiendo que todos los esfuerzos de tracción los absorbe el acero y todos los esfuerzos de compresión los absorbe el concreto. En principio el pre dimensionado se puede desarrollar con las recomendaciones generales de peralte y ancho; y los aceros necesarios se calculan, a partir de los momentos flectores máximos.

Presentamos un puente con una luz libre de 50 metros, un ancho de calzada de 8 metros que permitirá el paso sobre un río. Se requiere diseñar unas vigas de concreto armado capaces de soportar la carga transmitida por la losa, también de concreto.

Consideraciones para La Realización de Puentes con Vigas de Concreto Armado:

 Calcular la carga distribuida sobre la losa del puente de 20 cm de espesor.

 Calcular el peso propio de la viga.

 Calcular el momento flector de la viga.

 Verificar que las dimensiones cumplen con la normativa.

 Calcular el acero longitudinal y transversal de la viga.

Partes de Puentes de Vigas y Hormigón Armando:

Tablero o losa:

Es la parte estructural que queda a nivel de subrasantes y que transmite tanto cargas como sobrecargas a las viguetas y vigas principales. El tablero, preferentemente es construido en hormigón armado cuando se trata de luces menores, en metal para alivianar el peso muerto en puentes mayores, es denominado también con el nombre de losa y suele ser ejecutado en madera u otros materiales. Sobre el tablero y para dar continuidad a la rasante de la vía viene la capa de rodadura que en el caso de los puentes se constituye en la carpeta de desgaste y que en su momento deberá ser repuesta. Los tableros van complementados por los bordillos que son el límite del ancho libre de calzada y su misión es la de evitar que los vehículos suban a las aceras que van destinadas al paso peatonal y finalmente al borde van los postes y pasamanos.

Armadura Principal (o Longitudinal):

Es aquella requerida para absorber los esfuerzos de tracción en la cara inferior de en vigas solicitadas a flexión compuesta, o bien la armadura longitudinal en columnas.

Armadura Secundaria (o Transversal):

Es toda armadura transversal al eje de la barra. En vigas toma esfuerzos de corte, mantiene las posiciones de la armadura longitudinal cuando el hormigón se encuentra en estado fresco y reduce la longitud efectiva de pandeo de las mismas.

Las ventajas que presentan respecto a los puentes de vigas prefabricadas son:

• Eliminación de juntas, aumentando la comodidad del usuario y reduciendo los riesgos de degradación de la superestructura.

• Aumento de la carga de rotura, por tanto mejor rendimiento mecánico del tablero.

Conclusión.

Los puentes son estructuras que proporcionan una vía de paso para salvar obstáculos sobre ríos, lagos quebradas, valles, carreteras, líneas férreas, canalizaciones, etc. Son diversos los materiales que se han ido empleando en la construcción de puentes: madera, piedra, hierro, hormigón, ladrillo, aluminio y actualmente se han empezado a utilizar materiales compuestos formados por fibras de materiales muy resistentes incluidos en una matriz de resina.

Cabe mencionar que el tipo de puente de viga es el más usado especialmente para luces menores a los 7 metros en puentes carreteros y 5 metros tratándose de puentes ferroviarios, pudiendo llegarse a luces de 12 metros con hormigón armado y hasta los 35 metros con losas de hormigón presforzado, y son de una gran ayuda espacialmente cuando se están reutilizando antiguos estribos, en las figuras siguientes se puede observar algunas características más importantes de este tipo de puente.

Anexo.

Las secciones transversales más comunes de un tablero de losa.

Puente de losa maciza de concreto armado de varios tramos.

Bibliografía.

 http://eadic.com/blog/puentes-hormigon-losa/

 http://www.slideshare.net/pinj/losas-25709845#btnNext

 http://eadic.com/blog/puentes-hormigon-viga/

 http://www.buenastareas.com/ensayos/Dise%C3%B1o-De-Vigas-De-Concreto-Armado/3882198.html

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