RAMAS DE LA INGENIERÍA CIVIL

INTRODUCCIÓN

En la presente sesión hablaremos sobre dos ramas importantes de la ingeniería como son la ingeniería estructural y la ingeniería geotécnica.

La ingeniería Estructural se aplica a la especialidad de la ingeniería civil que permite el planeamiento y el diseño de las partes que forman el esqueleto resistente de las edificaciones más tradicionales como edificios urbanos, construcciones industriales, puente, estructuras de desarrollo hidráulico y otras.

Los ingenieros geotécnicos, son los que entienden cabalmente los principios de la mecánica y de la hidráulica, necesitan un adecuado dominio de los conceptos básicos de la geología y la geofísica. Es de especial importancia conocer las condiciones bajo las cuales determinados materiales fueron creados o depositados, y los posteriores procesos estructurales o diagenéticos (procesos metamórficos, de sustitución, cristalización, etc.) que han sufrido. Diseños para estructuras construidas por encima de la superficie incluyen cimentaciones superficiales (zapatas), cimentaciones semiprofundas (pozos), y cimentaciones profundas (pilotes).

Los ingenieros geotécnicos también investigan el riesgo para los seres humanos, las propiedades y el ambiente de fenómenos naturales o propiciados por la actividad humana tales como deslizamientos de terreno, hundimientos de tierra, flujos de lodo y caída de rocas.

Al término de esta sesión el alumno deberá saber cuáles son los trabajos que realiza el ingeniero estructural así como también las funciones que tiene el ingeniero geotecnista.

RAMAS DE LA INGENIERIA CIVIL

I. INGENIERIA ESTRUCTURAL

1. DEFINICION:

La ingeniería estructural es una rama clásica de la ingeniería civil que se ocupa del diseño y cálculo de la parte estructural en las edificaciones y demás obras. Su finalidad es la de conseguir estructuras funcionales que resulten adecuadas desde el punto de vista de la resistencia de materiales. En un sentido práctico, la ingeniería estructural es la aplicación de la mecánica de medios continuos para el diseño de elementos y sistemas estructurales tales como edificios, puentes, muros (incluyendo muros de contención), presas, túneles, etc.

2. FUNCION DEL INGENIERO ESTRUCTUTRAL

Los ingenieros estructurales se aseguran que sus diseños satisfagan un estándar para alcanzar objetivos establecidos de seguridad (por ejemplo, que la estructura no se derrumbe sin dar ningún aviso previo) o de nivel de servicio (por ejemplo, que la vibración en un edificio no moleste a sus ocupantes). Adicionalmente, son responsables por hacer uso eficiente del dinero y materiales necesarios para obtener estos objetivos. Algunos ejemplos simples de ingeniería estructural lo constituyen las vigas rectas simples, las columnas o pisos de edificios nuevos, incluyendo el cálculo de cargas (o fuerzas) en cada miembro y la capacidad de varios materiales de construcción tales como acero, madera u hormigón. Ejemplos más elaborados de ingeniería estructural lo constituyen estructuras más complejas, tales como puentes o edificios de varios pisos incluyendo rascacielos.

3. DISEÑOS REALIZA EL INGENIERO ESTRUCTURAL

3.1. PUENTES

Puente, estructura que proporciona una vía de paso sobre el agua, una carretera o un valle. Los puentes suelen sustentar un camino, una Carretera o una vía férrea, pero también pueden transportar tuberías y líneas de distribución de energía. Los que soportan un canal o conductos de agua se llaman Acueductos. Los puentes construidos sobre terreno seco o en un valle y formados por un conjunto de tramos cortos se suelen llamar viaductos; se llaman pasos elevados los puentes que cruzan las autopistas y las vías de tren. Un puente bajo, pavimentado, sobre aguas pantanosas o en una bahía y formado por muchos tramos cortos se suele llamar carretera elevada.

3.1.1. TIPOS DE PUENTES

3.1.1.1. PUENTE ATIRANTADO:

En términos de ingeniería civil, se denomina puente atirantado a aquel cuyo tablero está suspendido de uno o varios pilones centrales mediante obenques. Se distingue de los puentes colgantes porque en éstos los cables principales se disponen de pila a pila, sosteniendo el tablero mediante cables secundarios verticales, y porque los puentes colgantes trabajan principalmente a tracción, y los atirantados tienen partes que trabajan a tracción y otras a compresión. También hay variantes de estos puentes en que los tirantes van desde el tablero al pilar situado a un lado, y de ahí al suelo, o bien están unidos a un único pilar como el Puente del Alamillo en Sevilla.

Puente Atirantado

CARACTERÍSTICAS GENERALES

 Este tipo de puentes se usa en vanos medianos y grandes con luces que van de los 300 metros al kilómetro, como en estrechos y bahías, aunque para vanos mayores de un kilómetro, en la actualidad se usan puentes colgantes solamente. Si el diseñador lo considera y las condiciones del fondo lo permiten se pueden construir puentes atirantados de vanos sucesivos que salvan luces mayores del kilómetro como es el caso del Puente Rio-Antirio o el Viaducto de Millau. Este tipo de puentes también se usa para pequeñas pasarelas peatonales.

 Número de pilones, hay puentes con uno solo, o con varios, lo más típico es estar construidos con un par de torres cerca de los extremos.

 Forma de los pilones (forma de H, de Y invertida, de A, de A cerrada por la parte inferior (diamante), una sola pila...), y si los tirantes están sujetos a ambos lados de la pista, o si la sujetan desde el centro (dos planos de atirantamiento, o uno solo respectivamente).

 Disposición de los tirantes, ya que puede ser paralelos, o convergentes (radiales) respecto a la zona donde se sujetan en el pilón. También pueden tener un gran número de tirantes próximos, o pocos y separados, como en los diseños más antiguos.

 Algunos puentes tienen los pilares los mismos tirantes en el vano central del puente que en los de los extremos, otros, tienen más cables en el vano del centro que en los vanos extremos, también conocidos como vanos de compensación.

 Algunos puentes atirantados, son puentes mixtos, con unos vanos atirantados, y otros de tipo puente viga, como es el caso del Puente de Rande.

Puente Atirantado

DIFERENCIA ENTRE LOS PUENTES ATIRANTADOS Y LOS PUENTES COLGANTES

Los puentes atirantados, sobre todo si tienen varias torres, pueden parecer muy parecidos a los colgantes, pero no lo son.

En la construcción, en un puente colgante se disponen muchos cables de pequeño diámetro entre los pilares y los extremos donde se anclan al suelo o un contrapeso, estos cables, son la estructura primaria de carga del puente. Después, antes de montar la pista, se suspenden cables del cable principal, y más tarde se monta esta, sosteniéndola de dichos cables, para ello, la pista se eleva en secciones separadas y se instala. Las cargas de la pista se transmiten a los cables, y de este al cable horizontal, y luego, a los pilares, los contrapesos de los extremos, reciben una gran fuerza horizontal.

En los puentes atirantados, las cargas, se transmiten al pilar central a través de los cables, pero al estar inclinados, también se transmiten por la propia sección, hasta el pilar, donde se compensa con la fuerza recibida por el otro lado, no con un contrapeso en el extremo, por ello, no requieren anclajes en los extremos.

Puente colgante Puente atirantado, diseño en abanico

Puente atirantado, diseño en arpa

3.1.1.2. PUENTES COLGANTES:

Un puente colgante es un puente sostenido por un arco invertido formado por numerosos cables de acero, del que se suspende el tablero del puente mediante tirantes verticales. Desde la antigüedad este tipo de puentes han sido utilizados por la humanidad para salvar obstáculos. Con el paso de los siglos y la introducción y mejora de distintos materiales de construcción, este tipo de puentes son capaces en la actualidad de soportar el tráfico rodado e incluso líneas de ferrocarril ligeras.

VENTAJAS

 El vano central puede ser muy largo en relación a la cantidad de material empleado, permitiendo comunicar cañones o vías de agua muy anchos.

 Pueden tener la plataforma a gran altura permitiendo el paso de barcos muy altos.

 No necesitan apoyos centrales durante su construcción, permitiendo construir sobre profundos cañones o cursos de agua muy ocupados por el tráfico marítimo o de aguas muy turbulentas.

 Siendo relativamente flexibles, pueden flexionar bajo vientos severos y terremotos, donde un puente más rígido tendría que ser más grande y fuerte.

DESVENTAJAS

 Al faltar rigidez el puente se puede volver intransitable en condiciones de fuertes vientos o turbulencias, y requeriría cerrarlo temporalmente al tráfico. Esta falta de rigidez dificulta mucho el mantenimiento de vías ferroviarias.

 Bajo grandes cargas de viento, las torres ejercen un gran momento (fuerza en sentido curvo) en el suelo, y requieren una gran cimentación cuando se trabaja en suelos débiles, lo que resulta muy caro.

3.1.1.3. PUENTES EN ARCO

Un puente de arco es un puente con apoyos a

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