REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION UNIVERSITARIA ENKA SISTEMS C.A. DIPLOMADO EN IMPECCION DE OBRAS CIVILES MATERIA: NUCLEO APURE
FACILITADOR:
PARTICIPANTE:
ANGEL JIMÉNEZ
MARIANELLA MARIANELL A GARCIA
KARELYS DE YSASIS
MIGUEL GUEVARA
SAN FERNANDO, 04 DE JULIO DEL 20! PUENTE COLGANTE 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
ANTECEDENTES:
El diseño actual de los puentes colgantes fue desarrollado a principios del siglo XIX. Los primeros ejemplos incluyen los puentes de Menai y o!ny "puestos en funcionamiento en #$%&' en el (orte del )a*s de +ales y el primer puente ammersmit- "#$%' en la /ona 0este de Londres. 1esde entonces puentes colgantes -an sido construidos a lo largo de todo el mundo. Esta tipolog*a de puente es pr2cticamente la 3nica soluci4n posible para salvar grandes luces "superiores a un 5il4metro',
V"#$%&%':
El vano central puede ser muy largo en relaci4n a la cantidad de material empleado, permitiendo comunicar cañones o v*as de agua muy anc-os. )ueden tener la plataforma a gran altura permitiendo el paso de barcos muy altos. (o se necesitan apoyos centrales durante su construcci4n, permitiendo construir sobre profundos cañones o cursos de agua muy ocupados por el tr2fico mar*timo o de aguas muy turbulentas. 6iendo relativamente fle7ible, puede fle7ionar bajo vientos severos y terremotos, donde un puente m2s r*gido tendr*a que ser m2s fuerte y duro.
I#()#*"#+"#$"': 8l faltar rigide/ el puente se puede volver intransitable en condiciones de fuertes vientos o turbulencias, y requerir*a cerrarlo temporalmente al tr2fico. Esta falta de rigide/ dificulta muc-o el mantenimiento de v*as ferroviarias. 9ajo grandes cargas de viento, las torres ejercen un gran momento "fuer/a en sentido curvo' en el suelo, y requieren una gran cimentaci4n cuando se trabaja en suelos d:biles, lo que resulta muy caro.
PRINCIPIOS BSICOS DE LOS PUENTES COLGANTES
Este tipo de puentes evita las dificultades potenciales de trabajar en el agua. uando las fundaciones tienen que ser e7cavadas debajo del nivel de agua que un ambiente activo relativamente seco puede proporcionarse usando los cajones de municiones. ;stos son el acero gigantesco y los cilindros concretos bajados adelante a la cama del r*o y progresivamente -undidos como la piedra se e7cava bajo ellos. El agua se deja fuera aumentando la presi4n atmosf:rica dentro del caj4n de municiones.
En principio, la utili/aci4n de cables como los elementos estructurales m2s importantes de un puente tiene por objetivo el aprovec-ar la gran capacidad resistente del acero cuando est2 sometido a tracci4n. 6i la geometr*a m2s sencilla de puente colgante, para simplificar las e7plicaciones y crear un paralelismo con la secuencia de los procesos constructivos, el soporte f*sico de un puente colgante est2 provisto por dos torres de sustentaci4n, separadas entre s*. Las torres de sustentaci4n son las responsables de transmitir las cargas al suelo de cimentaci4n.
Las torres de sustentaci4n pueden tener una gran diversidad de geometr*as y materiales de construcci4n "la cimentaci4n de las torres de sustentaci4n generalmente es construida en -ormig4n armado por su permanente contacto con el agua y la tierra, aunque la superestructura puede ser de acero, -ormig4n armado e inclusive de madera', pero generalmente presentan como caracter*stica t*pica una rigide/ importante en la direcci4n transversal del puente y muy poca rigide/ en la direcci4n longitudinal. Este se constituir2 en un factor importante para la estructuraci4n de todo el puente colgante. 8poyados y anclados en la parte alta de las torres de sustentaci4n, y ubicados de una manera sim:trica con relaci4n al eje de la v*a, se suspenden los cables principales de la estructura "generalmente un cable a cada lado de la torre'.
1ebido a que los cables principales van a soportar casi la totalidad de las cargas que act3an sobre el puente, se suele utili/ar acero de alta resistencia "esfuer/os de rotura superiores a los #<=== >g?cm%'. Este -ec-o implica que se debe tener muc-o cuidado con los eventuales procesos de soldadura que podr*an disminuir la resistencia de dic-os cables Los cables que constituyen el arco invertido de los puentes colgantes deben estar anclados en cada e7tremo del puente ya que son los encargados de transmitir una parte importante de la carga que tiene que soportar la estructura. El tablero suele estar suspendido mediante tirantes verticales que conectan con dic-os cables.
8dicionalmente, con el objeto de que los cables tengan la fle7ibilidad apropiada para trabajar e7clusivamente a tracci4n, los cables de gran di2metro est2n constituidos por un sinn3mero de cables de di2metro menor.
1e los cables principales se sujetan y se suspenden tensores, equidistantes en la direcci4n longitudinal del puente, que generalmente son cables de menor di2metro o varillas de -ierro enroscadas en sus e7tremos.
La separaci4n entre tensores es usualmente pequeña, acostumbr2ndose valores comprendidos entre @ y $ metros. 1e la parte inferior de los tensores sostenidos en cables principales de eje opuesto, se suspenden elementos transversales "vigas prefabricadas de acero, de -ormig4n e inclusive de madera para puentes secundarios' que cru/an la v*a a lo anc-o.
1e igual forma, en la direcci4n longitudinal del puente, de la parte inferior de los tensores se suspenden y sujetan elementos longitudinales "vigas prefabricadas' que unen todos los tensores.
Las vigas longitudinales conforman una estructura similar a una viga continua sobre apoyos el2sticos. ada tensor constituye un apoyo el2stico. Este esquema de funcionamiento estructural permite que las dimensiones transversales de las vigas longitudinales "y de las vigas transversales' dependan de la distancia entre tensores y no dependan de la distancia entre torres de sustentaci4n.
Las vigas transversales y longitudinales conforman una malla de elementos estructurales sobre un plano -ori/ontal.
La malla de vigas longitudinales y transversales se puede arriostrar y rigidi/ar mediante diagonales y contradiagonales.
La colocaci4n de las diagonales y contradiagonales persigue la formaci4n de un diafragma -ori/ontal de gran resistencia a la fle7i4n en la direcci4n -ori/ontal "similar a una losa en un edificio'. 8poyada en las vigas transversales se construye la estructura que soportar2 directamente a los ve-*culos que circulan por el puente. Usualmente esta estructura es una losa de -ormig4n, pero podr*a ser una estructura con planc-as met2licas. 1ebido a la gran rigide/ de la losa sobre el plano -ori/ontal, en caso de su uso podr*a prescindirse del uso de diagonales y contradiagonales. En el caso de una superestructura met2lica para la circulaci4n ve-icular, las diagonales y contradiagonales "o alg3n otro mecanismo de rigidi/aci4n' ser2n necesarias.
En principio, la carga viva ve-icular es transmitida a su estructura de soporteA la estructura de soporte ve-icular transmite la carga viva y su propio peso a las vigas transversalesA las vigas transversales con sus cargas, a su ve/, se sustentan en los tensoresA los tensores, y las cargas que sobre ellos act3an, est2n soportados por los cables principalesA los cables principales transmiten las cargas a las torres de sustentaci4nA y, por 3ltimo, las torres de sustentaci4n transfieren las cargas al suelo de cimentaci4n. laramente se puede establecer una cadena en el funcionamiento de los puentes colgantesA la falla de cualquiera de los eslabones mencionados significa la falla del puente en su conjunto
La componente vertical de la tensi4n del cable es f2cilmente resistida por las torres de sustentaci4n, pero la componente -ori/ontal producir*a volcamiento. )ara superar este limitante se deben crear mecanismos que permitan a la torre compensar esa fuer/a -ori/ontal.
Una primera alternativa, v2lida e7clusivamente para puentes de pequeñas luces "-asta B= m.' consiste en crear torres de sostenimiento tipo p4rtico en la direcci4n longitudinal, lo que facilita la estabili/aci4n de la carga proveniente de los cables principales
En puentes de grandes luces, la primera fase de la soluci4n del problema consiste en e7tender el puente y los cables principales -acia el otro lado de la torre, para equilibrar total o parcialmente las cargas permanentes. En caso de no disponerse de una longitud apropiada -acia los e7tremos del puente "muc-as veces en /onas montañosas el acceso a los puentes es muy restringido', se pueden construir contrapesos como parte de los volados.
La carga muerta no equilibrada y la carga ve-icular que circula por el tramo central son resistidas por anclajes gravitacionales de los cables,
en sus e7tremos. La carga ve-icular actuante en los tramos e7tremos del puente puede ser resistida por estribos. +eneralmente los estribos son convertidos en anclajes para los cables.
on el objeto de reducir los costos de los maci/os de anclaje, los estribos son construidos en -ormig4n armado, conform2ndose celdas selladas llenas de lastre "piedra y tierra' dentro de los estribos. Esta estructuraci4n de los puentes colgantes permite resistir eficientemente las cargas gravitacionales, pero e7isten otras alternativas de estructuraci4n, como puentes colgantes continuos, puentes con un solo eje central de cables, puentes con m2s de un cable en los e7tremos de la v*a, etc. Las fuer/as principales en un puente colgante son de tensi4n en los cables principales y de compresi4n en los pilares. Codas las fuer/as en los pilares deben ser casi verticales y -acia abajo, y son estabili/adas por los cables principales, estos pueden ser muy delgados
8sumiendo como cero el peso del cable principal comparado con el peso de la pista y de los ve-*culos que est2n siendo soportados, unos cables de un puente colgante formar2n una par2bola "muy similar a una catenaria, la forma de los cables principales sin cargar antes de que sea instalada la pista'. Esto puede ser visto por un gradiente constante que crece con el crecimiento lineal de la distancia, este incremento en el gradiente a cada cone7i4n con la pista crea un aumento neto de la fuer/a. ombinado con las relativamente simples constituidas puestas sobre la pista actual, esto -ace que los puentes colgantes sean m2s simples de diseñar, calcular y anali/ar que los puentes atirantados, donde la pista est2 en compresi4n.
PESO PROPIO DE LOS CABLES CON DEFLE-IN SIMÉTRICA
1ebido a su peso propio "carga vertical uniformemente distribuida en toda la longitud del arco', los cables describen una curva conocida como atenaria. En el caso m2s com3n, en que no e7iste desnivel entre los dos e7tremos, la fuer/a de tensi4n en el e7tremo del cable "y la tensi4n a lo largo del cable tambi:n' depende de la longitud entre e7tremos, del peso por unidad de longitud, y de la flec-a en el centro de la lu/.
Da sabido todo esto, nos queda recordar que la lu/ entre las torres de nuestro puente sobre el 0rinoco, desde el Estado 8pure -asta el Estado 8ma/onas es de #%== metros, y &== metros de cada torre -acia el pavimento de la carretera. (uestro puente est2 -ec-o para ser puesto en sotavento que es el sector opuesto a donde sopla el viento. )or otra parte cabe mencionar que las torres pueden ser altas ya que 8pure8ma/onas no son /onas s*smicas o por lo menos muy m*nimas. Ceniendo una vida 3til de #< años, teniendo en cuenta que al pasar los años va perdiendo resistencia.