PUENTES Y OBRAS DE ARTE DOCENTE
: IDROGO PÉREZ CÉSAR ANTON ING. . INTEGRANTES: CARRANZA JC HURTADO GUEVARA, Vanessa LEYCA CASTILLO, Luis Antonio QUENAYA UCEDA, Xiomara QUINDE MELENDRES,
DISEÑO DE PUENTES ’’CONCRETO PRETENSADO’’
INTRODUCCIÓ N
Con
el
paso
constructivas particular,
del
tiempo,
presentadas
llevaron
al
las
por
dificultades
cada
ingenio
proyecto
humano
a
sobrepasar sus propios límites. Con cada nuevo puente
se
percibían
mejoras
constructivas,
sistemas innovadores y considerables reducciones en tiempos de ejecución. Surgieron entonces los métodos de construcción, que son formas, según las necesidades del proyecto, de erigir un puente de manera rápida y económica.
Si se quieren clasificar según su material están los puentes en concreto, acero, madera y concreto preesforzado y postensado Se
denomina
concreto
pretensado a un concreto al que antes de la puesta en servicio
,
se
introducen
refuerzos mediante cables o alambres
de
acero,
generalmente
el
preesfuerzo se induce por medio de cables de acero de alta
resistencia,
que
se
EL USO DEL HORMIGÓN PREESFORZADO HA SIDO CADA VEZ MAYOR, APLICÁNDOSE EN PUENTES, CUBIERTAS INDUSTRIALES, TANQUES DE ALMACENAMIENTO, Y OTRAS.
EL SURGIMIENTO DE ESTA TECNOLOGÍA SE DEBE A QUE LAS ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN ARMADO CUANDO SON SOMETIDAS A GRANDES CARGAS SE MUESTRAN CON SECCIONES DE ELEMENTOS QUE SON REALMENTE DIFÍCILES DE PRODUCIR.
OBJETIVOS Investigar, analizar y sistematizar los criterios del diseño de puentes pretensados. Compilar sistemáticamente la información existente en diversas fuentes con respecto al diseño de estructuras de Puentes pretensados. Profundizar y aplicar los conceptos generales de las ciencias de Mecánica de Puente y obras de Arte.
CONCRETO PRETENSADO: El término pretensado se usa para describir el método de pretensionado en el cual las armaduras activas de la pieza se tesan antes del vertido del Concreto. El Concreto se adhiere al acero en el proceso de fraguado, y cuando éste alcanza la resistencia requerida, se retira la tensión aplicada a los cables y es transferida al concreto en forma de
CARACTERÍSTICA S
Piezas Piezas Prefabricada Prefabricada El El Presfuerzo Presfuerzo se se aplica aplica antes antes que las cargas que las cargas El El anclaje anclaje se se da da por por adherencia adherencia La La acción acción del del pre pre esfuerzo esfuerzo es es interna interna El El acero acero tiene tiene trayectorias trayectorias rectas rectas Las Las piezas piezas son son generalmente generalmente simplemente simplemente apoyadas apoyadas (elemento estático) (elemento estático)
VENTAJAS Mejora el comportamiento estructural. Conlleva un uso más eficiente de los materiales, por lo que permite reducir el peso y el costo total de la estructura. Mayor resistencia frente a fenómenos de fatiga. Menores deformaciones. Disminuye las fisuras del Concreto, aumentando su vida útil. Permite el uso óptimo de materiales de alta resistencia. Aumento de la capacidad de concreto para resistir
DESVENTAJA S
La falta de coordinación en el transporte de los elementos pretesados o de los materiales y herramientas para el postesado, puede encarecer el montaje.
En general, la inversión inicial es mayor por la disminución en los tiempos de construcción.
En ocasiones, se requiere también de un diseño relativamente especializado de armaduras, uniones y apoyos.
Se debe planear y ejecutar cuidadosamente el proceso constructivo, sobre todo en las etapas de montaje y colados en sitio.
El cálculo suele ser más complejo.
TIPOS DE ACERO UTILIZADOS PARA EL CONCRETO PRETENSIONADO. 1.Acero de presfuerzo : El acero de presfuerzo es el material que va a provocar de manera activa momentos y esfuerzos que contrarresten a los causados por las cargas. Existen tres formas comunes de emplear el acero de presfuerzo: alambres paralelos atados en haces, cables torcidos
Alambres Se fabrican individualmente laminando en caliente lingotes de acero hasta obtener alambres redondos que, después del enfriamiento, pasan a través de troqueles para reducir su diámetro hasta su tamaño requerido Los alambres se fabrican en diámetros de 3, 4, 5, 6, 7, 9.4 y 10 mm y las resistencias varían desde 16.000 hasta 19 kg/cm2. Los alambres de 5, 6 y 7 mm pueden tener acabado liso, dentado y tridentado.
El paso de la espiral o hélice de torcido es de 12 a 16 veces el diámetro nominal del cable. Los torones pueden
Torón.
obtenerse entre un rango de tamaños que va desde 3/8” hasta 0.6” de diámetro, siendo los más comunes los de 3/8” y de 1/2" con áreas nominales de 54.8 y 98.7 mm2, respectivamente. Varillas de acero de aleación.
La alta resistencia en varillas de acero se obtiene mediante la introducción de algunos minerales de ligazón durante su fabricación. Adicionalmente se efectúa trabajo en frío en las varillas para incrementar aún más su resistencia. Después de estirarlas en frío se les libera de esfuerzos para obtener las propiedades requeridas. Las varillas de acero de aleación se producen en diámetros que varían de 1/2" hasta 13/8”.
ENSAYOS QUE SE REALIZAN PARA EL ACERO Los alambres para cables de acero son sometidos a varios procesos de ensayo para comprobar su calidad, los ensayos a los que son sometidos son: Ensayo de tracción. Ensayo de torsión. Ensayo de doblado. Determinación de la adherencia del recubrimiento de zinc. Ensayo de uniformidad del recubrimiento de zinc. Determinación del peso del recubrimiento de zinc.
2)Acero de refuerzo El uso del acero de refuerzo ordinario es común en elementos de Concreto pretensionado. La resistencia nominal de este acero es Fy = 4,200 kg/cm2. Este acero es muy útil para: Aumentar Ductilidad. Aumentar Resistencia. Resistir Esfuerzos de Tensión y Compresión. Resistir Cortante y Torsión . Restringir agrietamiento por maniobras y cambios de temperatura. Reducir Deformaciones a largo plazo. Confinar al Concreto.
Fabricación de un elemento pretensado (a) Trayectoria horizontal (b) Desvío de torones (c) Producción en serie
• LOSAS ALVEOLARES PRETENSADAS Los forjados de losas alveolares pretensadas constituyen un sistema de forjado unidireccional altamente industrializado que se ha ido abriendo dia a dia en el panorama de la contruccion en general
Las losas alveolares pretensadas constituyen una garantía no solo para el proyectista, que dispone de un elemento fiable y versátil con el que resolver sus obras , si no también para el constructor que acorta los plazos de ejecución y aumenta la seguridad de la obra obteniendo altos rendimientos de colocación
La losa alveolar pretensada es un elemento prefabricado de concreto pretensado disponible en peraltes de 15, 20, 25, 32 y 40 cm, pudiendo ser factible fabricar losas de 45 cm
CONSIDERACIONES DEL DISEÑO SEGÚN EL PROCESO CONSTRUCTIVO Las mayores consideraciones para el diseño de puentes con vigas y losa se presentan en los puentes de concreto preesforzado. En este tipo de
estructuras
el
proceso
de
construcción
gobierna la concepción y el cálculo. Según el proceso constructivo los puentes se pueden Puentes de vigas prefabricadas clasificaren: lanzadas. Puentes empujados.
Puentes cimbras autolanzadas.
construidos autoportantes
sobre y
A continuación se presenta la tabla 5.1, donde se muestran los principales métodos de
construcción
de
puentes
de
concreto
preesforzado y sus campos de aplicación .
••
CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN IN IN SITU SITU
Para Para casos casos de de puentes puentes de de luces luces pequeñas, pequeñas, con con tableros tableros colocados colocados a a poca poca altura altura sobre sobre un un terreno terreno accesible accesible y y horizontal horizontal es es posible posible construir construir la la superestructura superestructura sobre sobre un un andamiaje andamiaje inferior. inferior. Este Este andamio andamio puede puede apoyarse apoyarse sobre sobre zapatas zapatas provisionales provisionales o o pueden pueden usarse usarse pilotes pilotes o o puntales puntales metálicos metálicos (ver (ver fig. fig. 5.1) 5.1)
1) 1) VIGAS VIGAS PREFABRICADAS PREFABRICADAS La La prefabricación prefabricación presenta presenta muchas muchas ventajas ventajas frente frente a a los los métodos métodos tradicionales. tradicionales. Entre Entre sus sus principales principales ventajas ventajas se se encuentran: encuentran: Mejora las características mecánicas del concreto debido a las condiciones semiindustriales de su fabricación. Para casos de concreto preesforzado se evitan las dificultades originadas por el tensionamiento prematuro en concreto jóvenes.
Limita los efectos de retracción pues parte importante se produce antes de su colocación final.
Reduce los efectos por deformaciones diferidas que disminuyen con la edad del concreto.
Una vez prefabricadas los elementos, existen muchos
métodos,
características
según
generales
el
del
sitio
y
proyecto,
las para
trasportar y colocar los elementos en su posición final. Entre las técnicas más comunes, tenemos: Estructuras izadas. Voladizos sucesivos. Estructuras con cimbras autolanzables. Estructuras giradas. Estructuras empujadas.
•
ESTRUCTURAS IZADAS
Este es el medio más simple y económico para transportar y colocar los elementos prefabricados. El método consiste en prefabricar las vigas en el terreno, luego izarlas por medio de grúas hasta su posición definitiva y finalmente construir la losa apoyándose sobre las vigas (ver Fig. 5.2). Este método también se usa para colocar las dovelas en su sitio.
•
VOLADIZOS SUCESIVOS
La construcción por voladizo consiste en construir el tablero a partir de tramos sucesivos, de manera que cada tramo nuevo se apoye en los tramos ya colocados (ver Fig. 5.5). Cada tramo es llamado dovela y se une al precedente cuando haya alcanzado suficiente resistencia. Su estabilidad se asegura por medio de cables de preesforzado, creando así un tramo autoportante que sirve de arranque para un nuevo avance.
•
ESTRUCTURAS EMPUJADAS
Este proceso es uno de los más usados para puentes con luces aproximadas de 40m. El proceso consiste en prefabricar las vigas y después empujarlas la máxima longitud posible (la viga queda en volado), para que luego sigan siendo empujadas hasta su posición final (ver Fig. 5.9)
• ESTRUCTURAS CON VIGAS DE LANZAMIENTO Este método consiste en colocar una viga metálica lanzada por encima de la luz a construir (ver fig. 5.11). Este método es más elegante y presenta muchas ventajas sobre los demás métodos. Además, el poco peso de las estructuras metálicas permite que se lleguen a construir luces de 85m.
•
TRANSPORTE, MONTAJE Y AN CLAJE DE VIGAS DE CONCRETO PRETENSADO. Polipasto
Se llama polipasto a una máquina que se utiliza para levantar o mover una carga con una gran ventaja mecánica, porque se necesita aplicar una fuerza mucho menor al peso que hay que mover. Lleva dos o más poleas incorporadas para minimizar el esfuerzo.
• GRUAS • Por su movilidad se clasifican en: Fijas: Son las grúas que no incorporan en su funcionami ento maniobras de traslación, es decir, la capacidad de trasladarse a sí mis mas de modo autónomo por medio de rieles u otros medios. Móviles: Son aquellas que poseen capacidad de movimient o autónomo.
Los anclajes
Anclaje activoss: son aquellos por
donde se
introducen las fuerzas a los cables, es decir, por donde se realiza el tensionamiento.
ANEX OS
El puente de Bendorf sobre el Rin; el de Castejón de 101 m de luz de 1967
puente Habich en Lima – Perú