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Monografia de Metodologia para El Estudio Universitario
Monografia de Metodologia para El Estudio Universitario
Monografia de Metodologia para El Estudio Universitario
FACULTAD DE INGENIERIA
DE PUENTES
ASESORA:
AUTORA:
MATERIA:
LA MERCED - 2022
.
DEDICATORIA:
Este trabajo de investigación va dedicado a
Dios y a mis padres por encaminar mi vida
hacia un futuro mejor, por las oportunidades
y su amor que me brindan dándome fuerzas
de ser mejor cada día.
1
INDICE
PORTADA
DEDICATORIA
INDICE
INTRODUCCION
CAPITULO I: MARCO TEORICO
¿QUE ES UN PUENTE? .............................................................................................................................6
SUPER-ESTRUCTURA .............................................................................................................................6
Superficie de rodamiento ................................................................................................................6
Cubierta ...........................................................................................................................................6
Miembros primarios .......................................................................................................................6
Miembros secundarios ....................................................................................................................6
SUB-ESTRUCTURA ...................................................................................................................................7
Estribos ............................................................................................................................................7
Pilas de columnas ............................................................................................................................7
Apoyos ..............................................................................................................................................7
Muro posterior ................................................................................................................................7
Muro ala ...........................................................................................................................................7
Cimentación .....................................................................................................................................7
Pilas de cimentación ........................................................................................................................7
TIPOLOGIA DE PUENTES ......................................................................................................................8
Puentes arco .....................................................................................................................................8
Puentes viga .....................................................................................................................................8
Puentes colgantes.............................................................................................................................8
Puentes pórticos...............................................................................................................................9
Puentes atirantados .........................................................................................................................9
CLASIFICACION DE FALLAS EN PUENTES ......................................................................................9
Fallas por deformación plástica .....................................................................................................9
Fallas por deformaciones inelásticas .............................................................................................9
Fallas por pandeo ..........................................................................................................................10
Fallas por fatiga .............................................................................................................................10
Fallas por fluencia .........................................................................................................................10
Falla por corrosión ........................................................................................................................10
Falla por fractura ..........................................................................................................................11
2
PATOLOGIAS ESTRUCTURAL............................................................................................................13
Patologías del hormigón reforzado y pretensado .......................................................................13
Causas de patología en estructuras de hormigón .......................................................................13
Formación y mecanismo manifiestos de las patologías en el hormigón pretensado y reforzado
14
a. Grietas. .......................................................................................................................................14
b. Reacciones químicas..................................................................................................................14
c. Daño provocado por la colisión de vehículos y fuego. ............................................................14
d. Deterioro del hormigón pretensado. ........................................................................................14
Puentes de madera .....................................................................................................................................15
a. Factor de interferencia en el rendimiento estructural de la madera ........................................15
b. Mecanismo de formación y manifestación patológica en estructuras de madera....................15
c. Agentes bióticos .............................................................................................................................15
d. Agentes abióticos ...........................................................................................................................15
Puentes de acero.........................................................................................................................................16
Mecanismos de deformación y manifestaciones patológicas en estructuras de acero. ....................16
1. Oxidación de acero ....................................................................................................................16
2. Deterioro causado. Por sobrecarga..........................................................................................16
3. Deterioro causado por falta de refuerzos ................................................................................16
4. Deterioro causado por efectos térmicos...................................................................................16
5. Daño causado por efecto de fuego............................................................................................17
6. Grietas causadas por fatiga o concentración de esfuerzos.....................................................17
7. Daños por soldadura. ................................................................................................................17
8. Daños causados por excesiva vibración ...................................................................................17
9. Otras fuentes patológicas en puentes .......................................................................................17
METODOS DE REHABILITACION Y TIPOS DE INSPECCION ....................................................19
Reparación de vigas de acero. ...............................................................................................................19
Fallo de revestimiento protector. ..........................................................................................................19
Pérdida de sección..................................................................................................................................19
Fijaciones flojas o defectuosas. .............................................................................................................20
Grietas.....................................................................................................................................................20
Daño por impacto. .................................................................................................................................20
Defectos de manufactura. ......................................................................................................................20
Fallos en el detalle...................................................................................................................................20
Tratamiento para la corrosión..............................................................................................................21
TIPOS DE INSPECCION .........................................................................................................................21
Inspección visual............................................................................................................................21
3
Método con fenolftaleína ..............................................................................................................21
Método de potencia de corrosión de barras de acero.................................................................21
Método de medida de cloruro. .....................................................................................................22
Método de núcleos de concreto.....................................................................................................22
CONCLUSIONES .....................................................................................................................................23
BIBLIOGRAFIAS .....................................................................................................................................24
ANEXOS.....................................................................................................................................................25
4
INTRODUCCION
Los puentes han sido parte de nuestras vidas, desde nuestros antepasados se han ido
mejorando, se implementaron nuevos materiales a su superestructura y subestructura. Parte de
ellos se han evaluado las diversas fallas y patologías en estos, mediante esta problemática se
fueron analizando métodos de rehabilitación con respectivos tipos de inspección. Si bien
sabemos que los puentes son esenciales, ya sea para poder cruzar obstáculos como son los ríos,
carreteras, ferrocarriles, etc. Si bien sabemos que también estos materiales implementados
tienen su tiempo de vida y que si sabemos aplicar métodos para el cuidado de estos pueden
alargar su tiempo de vida útil. En este trabajo se da conocer primeramente los tipos de puentes
que se tiene para poder pasar a lo que son las fallas y patologías según el material de puente
que se quiere evaluar para su rehabilitación y algunos métodos que se podrían aplicar a estos.
5
CAPITULO I:
MARCO TEORICO
5
¿QUE ES UN PUENTE?
Un puente se define como estructura destinada a atravesar obstáculos naturales,
como ríos, valles, lagos o brazos de mar y obstáculos artificiales, como vías
férreas o carreteras, con el fin de satisfacer las necesidades de funcionalidad,
seguridad y económica, además de ser considerado una línea vital para la
comunicación. La estructura de un puente está constituida por dos partes:
subestructura y superestructura, la primera de ellas contribuye a recibir y
transmitir las cargas a la cimentación, en tanto que la segunda favorece el tránsito
de las cargas móviles y su descarga sobre la subestructura.
SUPER-ESTRUCTURA
Se comprenden en los siguientes elementos:
6
SUB-ESTRUCTURA
Se comprenden los siguientes elementos:
7
TIPOLOGIA DE PUENTES
Puentes arco: El arco es una estructura resistente gracias a la forma que se le da
.Mediante la forma del arco se reparten las tensiones de manera que se producen
compresiones en todas las partes del arco .Del mismo modo es una estructura sometidas
a esfuerzos de comprensión donde las tracciones y flexiones se evitan o reducen al
mínimo con lo que conseguimos que materiales que no resistan tracciones y flexiones
se evitan o reducen al mínimo con lo que conseguimos que materiales que no resistan
tracciones puedan ser utilizables para la construcción de esta tipología de estructuras.
Puentes viga: Están constituidos de vigas como su propia denominación indica, es
decir, piezas rectas horizontales o cuasi- horizontales apoyados en dos o más puntos
que soportan cargas que actúan sobre ella mediante su capacidad para resistir flexiones.
En efecto esta resistencia de las vigas viene determinada por su canto y el momento de
inercia de sus secciones
Puentes colgantes: Este tipo de puentes, así como los atirantados, presenta como
característica principal que sus estructuras se basan en el cable. Por ello los puentes de
grandes luces que se construyen en la actualidad son colgantes o atirantados. La
utilización del cable en este tipo de puentes se debe a tres razones fundamentales: En
primer lugar el cable es un elemento que trabaja exclusivamente a tracción, se
aprovecha al máximo su capacidad de resistencia puesto que con los tratamientos
actuales se logran elevadas resistencias y por sus flexibilidad pueden transformarse
transversalmente sin que parezcan flexiones y permitan utilizar en todas las secciones
toda su capacidad de resistencia y en tercer lugar, el cable está formado por muchos
hilos y cordones lo que permite hacer cables de gran diámetro.
8
Puentes pórticos: El puente pórtico más que un tipo de estructura de puente con
carácter propio es una estructura media entre el arco y la viga por lo que presenta
características propias de ambos. Tienen pilas y tablero igual que los puentes viga, pero
estos son rígidos, lo que da lugar a un mecanismo resistente, complejo, porque en él
intervienen la resistencia a flexión de sus elementos al mismo tiempo produce un efecto
pórtico
Puentes atirantados: Sus elementos fundamentales son los tirantes que son cables
rectos que atirantan el tablero proporcionándole una serie de apoyos intermedios más
o menos rígidos. Además de los tirantes, son necesarias las torres para elevar el anclaje
fijo de los tirantes que introduzcan fuerzas verticales en el tablero para crear pseudo-
apoyos. También el tablero interviene en el esquema de este tipo de puentes. puesto
que los tirantes, al ser inclinados introducen fuerzas horizontales que se deben
equilibrar a través de él. Actualmente son los más frecuentes debido a sus numerosas
razones tales como la trascendencia de sus estructuras por encima del tablero, lo que
lo hace presentes al viajero que pasan por ellos, permite hacer puentes ligeros con
tableros de canto reducido, pueden tener tirantes muy próximos o pocos muy
separados.
En todos los diseños, se consideran los elementos analizados como capaces de tener
deformaciones siempre que una carga actúe sobre el elemento. La rigidez del material es el
parámetro que rige todas las deformaciones elásticas, mientras las cargas aplicadas sean
suficientemente pequeñas y no superen el rango elástico del material. Así, se deben usar los
factores de seguridad necesarios para realizar un diseño optimo y no caer en errores.
Aunque las estructuras se diseñan para que no superen el rango elástico del material, es posible
que se excedan a los sin límites elásticos en lugares donde hay mayores concentraciones de
esfuerzos. Cuando se entra en este rango, aún retirada la carga del elemento presentará
deformaciones permanentes en consecuencia, en el caso de un puente, esta presentará planos
de debilidad ya que se presentarán fisuras en zonas de mayores esfuerzos y posiblemente
roturas.
9
Fallas por pandeo:
A todos los elementos estructurales solicitados a compresión axial deben comprobarse por
pandeo. Las partes de la estructura que tienen gran esbeltez pueden perder su estabilidad,
siendo sometidas a este tipo de cargas. Es muy importante para los ingenieros estructurales
esta carga crítica. Por siguiente, los ensayos mecánicos, juega un papel importante al momento
de verificar los valores que se calcularon a partir de métodos analíticos. También son
importantes los ensayos de pandeo, para conocer más a fondo las características del material
y evaluar la resistencia ante eventos tensionales complejos. Cabe mencionar que a realizar los
ensayos con cumplimiento de normas y estándares de calidad se llegan a respuestas apropiadas
y así poder exponer a las fallas de la estructura diseñada. El pandeo es una falla que cuando se
presenta suele ser catastrófico.
Todas las estructuras civiles acumulan daños gradualmente durante su vida útil,
particularmente los puentes carreteros, siendo la fatiga y los efectos ambientales, las
principales causas de deterioro. Ésta se define como el daño de un material resultante de la
aplicación de esfuerzos repetitivos. El deterioro por fatiga se inicia con defectos o microgrietas
que actúan como zonas de concentración de esfuerzos, generando la aparición y propagación
de grietas.
Con cargas aplicadas por corto tiempo, como en un ensayo de tracción estático, hay una
deformación inicial que aumenta simultáneamente con la carga. Si, bajo cualquier
circunstancia, la deformación continua mientras la carga se mantiene constante a esta
deformación adicional se le conoce como CREEP. El fenómeno conocido como CREEP se
define como “La parte dependiente del tiempo de las deformaciones provenientes de
tensiones”. En el caso aun cuando las cargas no sobrepasan los límites elásticos presentan
deformaciones permanentes debido a que ocurren procesos de difusión y dislocación los cuales
dependen del tiempo y la temperatura.
La corrosión que es un proceso químico o electro químico lento entre un material reaccionado
con su ambiente frecuentemente conlleva fallas en servicio que en muchas ocasiones son
catastróficas. La velocidad y la extensión con la que a un proceso corrosivo afecta un metal,
10
puede ser tolerable dependiendo del servicio que el metal preste en una aplicación
determinada. Es un proceso altamente ligado con el tiempo que depende de las características
del material y del medio ambiente.
Una falla catastrófica en un puente ocurre cuando se presenta la ruptura de una o varias de sus
partes. En la mayoría de los casos las fallas por fracturas se deben a sobrecargas, aunque
existen algunos que son por defectos o grietas preexistentes con niveles relativamente bajos
de carga. La fractura de un material, típicamente presenta un comportamiento dúctil en el que
se libera una gran cantidad de energía en forma de deformación permanente, por lo que es
posible anticipar la falla mediante detección de deformaciones.
11
CAPITULOII:
PATOLOGIA DE UN PUENTE
12
PATOLOGIAS ESTRUCTURAL:
Las causas intrínsecas son aquellas que reciben en la estructura misma. Tienen su origen en
los componentes y materiales de la estructura, son causas provocadas por errores humanos
durante la ejecución y fase de empleo, así como por agentes naturales externos como ataques
químicos e incluso accidentes. Mientras que las causas extrínsecas son aquellos independientes
de la estructura misma, ya que ya sea por su composición o fallas, pueden ser entendidas como
factores que agreden las estructuras desde fuera hacia adentro durante todo el proceso de
concepción, ejecución o diseño de vida útil.
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Formación y mecanismo manifiestos de las patologías en el hormigón pretensado
y reforzado.
a. Grietas.
La formación de grietas se debe a la deformación provocada por la carga medioambiental o
mecánica en una pieza de hormigón reforzado pretensado y puede tener origen en muchos
factores, tales como grietas por deformación de tensión o compresión
b. Reacciones químicas.
Además de las reacciones químicas necesarias para la hidratación de los componentes del
hormigón que inducen a la deformación por encogimiento, pueden existir reacciones nocivas
tales como las reacciones expansivas. Meta y Monteiro indicaron que la que las más comunes
de este tipo son, reacción alcalina de agregado reacción alcalina dolomita, feldespato calcio
sódico y ataques de sulfatos.
Puesto que el estudio del juego es bastante común, existe buen material de referencia sobre
esta materia. En las estructuras de hormigón reforzado y pretensado, el fuego produce una
acción tremendamente nociva. El calentamiento del material produce un aumento del volumen
generado, generando enormes esfuerzos internos que provocan deformaciones del hormigón,
grietas y colapso. El grado de alteración que se puede producir en un hormigón y sus
componentes ante la acción del fuego, dependerá principalmente del nivel de la temperatura
alcanzando, tiempo de exposición y composición del hormigo.
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Puentes de madera
Se destaco la durabilidad de la madera, siempre y cuando sigan sus procesos de secado,
preservación, y también que se haya realizado el empleo de técnicas modernas. Además, que
este tipo de material tiene alto rendimiento, bajo costo, valor estético y ecológico del punto de
vista medioambiental.
c. Agentes bióticos
Los efectos patológicos esenciales de estos agentes son la protección y la plaga de insectos.
Dependiendo de la habilidad de cada organismo, pueden producirse ataques aislados o de un
solo tipo de un grupo de termitas. Los diseñadores deben de indicar un procedimiento
adecuado para cada situación. En general, cuatro preservadores son responsables por él 80%
de la madera tratada con creosota, Penta cloro y fenol.
d. Agentes abióticos
Los agentes bióticos son del tipo físico, mecánicos, químicos y climáticos. El mecanismo
patológico esencial de la madera considerada los siguientes agentes, abióticos de formación y
surcos de provocados por la variación de humedad. Abrasión mecánica, corrosión de partes de
metal, degradación fotoquímica deterioro por a las temperaturas altas. Patologías causadas por
excesiva deformación, inestabilidad, remoción de maderas fracturadas iniciales y daños
provocados por el fuego.
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Puentes de acero.
Se ha observado que el acero estructural. Cuya aleación metálica está compuesta
principalmente de hierro, pequeñas cantidades de carbón (de0.002% a 2.0%) posee
propiedades de resistencia y ductilidad. Aditivos y aleaciones especiales son generalmente
empleadas como especialidades en la ingeniería de acero.
En este tipo de estructuras establece que el fenómeno de la corrosión involucra una amplia
variedad de mecanismos generados. Pueden ser clasificados en cuatro grupos, corrosión en
ambiente acuoso, oxidación y corrosión por calor, corrosión en ambientes orgánicos, corrosión
por metales líquidos. La causa más frecuente de deterioro en las estructuras de metal en la
oxidación del acero. La pintura es un medio general empleado para evitar la oxidación de
acero, esto debe ser aplicada en el término máximo de 5 a 10 años, dependiendo del ambiente.
Las partes expuestas a gran esfuerzo pueden alcanzar su límite de rendimiento, produciendo
deterioros permanentemente visibles que son denominados deterioros plásticos por norma
DNIT
16
5. Daño causado por efecto de fuego.
Las altas temperaturas sobre los 100° tienen alimentar límite de rendimiento del material,
provocando un diagrama de curva esfuerzo- deformación, también creando una gran variación
de módulos de elasticidad. Las temperaturas sobre 250 y 300°, causan desplazamientos en los
aceros por lo tanto un tratamiento térmico en la mejor alternativa para aumentar el tiempo de
resistencia de un elemento bajo condición del fuego.
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CAPITULO II:
METODOS DE REHABILITACION Y TIPOS DE INSPECION DE PUENTES
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METODOS DE REHABILITACION Y TIPOS DE INSPECCION
La mantención e inspección de los puentes ha sido la preocupación de entidades públicas y
privadas y es de consenso general que estas medidas minimizan pérdidas por enormes reformas
y también reducen accidentes.
Pérdida de sección.
Cuando nos ha dado mantenimiento al revestimiento protector o no se ha reparado un área de
revestimiento dañado, generalmente sigue la corrosión que resulta en una pérdida de sección.
Presencia de grietas
Diferentes metales en contacto
Estancamiento de humedad,
Concentración de sales, por evaporación óxido y escombros.
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Fijaciones flojas o defectuosas.
Las fijaciones deben instalarse correctamente para su funcionamiento correcto, a veces debido
a la vibración excesiva, el sobreesfuerzo, la corrosión o la instalación incorrecta. Las
fijaciones pueden aflojarse y deben reemplazarse
Los problemas específicos típicamente asociados con varios tipos de fijaciones son:
Los pernos de acero tienden a correrse rápidamente hacia recubrimiento protector no está
intacto, también puede aflojarse con vibración a menos que se proporcione tuercas de
seguridad adecuada. Los pernos galvanizados suelen ser mejores que el acero pintado negro.
Grietas.
El agrietamiento de cualquier componente de puentes es potencialmente grave y debe
investigarse a fondo, las grietas en los miembros del puente de acero pueden ser causadas por
fatiga del metal, flagelación, daños por impacto, defectos de fabricación como fallas de
rodadura y puede extenderse con el tiempo.
Deformación y distorsión
Defectos de manufactura.
Estos efectos a pesar de las rigurosas especificaciones y las estrictas tolerancias de fabricación
a las que se rigen, forman las componentes estructurales, los defectos de manufactura y
fabricación pueden encontrar su camino en estructuras complejas.
Fallos en el detalle.
Se debería de tener en cuenta que en esta categoría se encuentra detalles como la reducción
abrupta de bridas de secciones de acero y miembros tensores, extrecidades excesivas, en
20
intersecciones conjuntas, provisiones inadecuadas para la rotación, pocas disposiciones de
drenaje, reducción de soldaduras en lugares inapropiados.
TIPOS DE INSPECCION
Inspección visual.
En este tipo de inspección, cada deterioro como las grietas, desprendimiento, separaciones,
florescencias causadas por acciones alcalino silicato. Deben ser medidas por su longitud, área
y profundidad, utilizando el equipo de, escala de grietas, cinta calibrador y mazo. El fin de esta
inspección es que nos permite determinar el agrietamiento, corrosión, la deformación y las
flechas (al efecto provocado en una viga, forjado, cubierta o cualquier otro elemento
contractivo horizontal que se vea afectado por una fuerza vertical en algún punto interior) en
la estructura del puente.
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Método de medida de cloruro.
Al realizar este método mediante la perforación del concreto cada 2 cm, Instrumentos de 5g
serán revueltos con agua destilada de 10 mm, en un Baker luego debe ser introducido en un
microondas. El material de la prueba debe ser calentado y hervido a 100° durante 3 minutos,
para así extraer el contenido de sal y este material debe ser enfriado a temperatura ambiente.
La cantidad de agua destilada y evaporada debe ser revisada y la concentración de iones de
cloro deben ser medidos con la herramienta de medición. La corrosión por grado de cloruro se
identifica por los siguientes niveles.
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CONCLUSIONES
Los puentes son muy esenciales para el funcionamiento de nuestras vidas cotidianas
nos acortan el tiempo de ir de un lugar a otro , estos puentes tienden a ser de
diferentes formas y materiales , de la misma forma que tienen diferentes tipos de
fallas ,y son tratados con distintos métodos par llegar a obtener el resultado se pasan
por inspecciones , según los resultados se aplican medidas como podría ser que un
puente tiene deterioro de sus vigas se podría optar pintarlas y estar pendiente de estas
para darles mantenimiento también se podrían hacer tratados con los métodos como
el método de medida de cloruro para después de esto tratarla
23
BIBLIOGRAFIAS
https://openjicareport.jica.go.jp/pdf/11847845_04.pdf
https://www.researchgate.net/publication/325229296_Analisis_de_las_causas_estruct
urales_del_colapso_de_puentes_en_Colombia
https://upcommons.upc.edu/handle/2099.1/3284
http://132.248.9.195/ptd2013/abril/0691804/0691804.pdf
file:///C:/Users/AMD/Downloads/476-Original%20Article%20Text-4962-3-10-
20200624%20(1).pdf
https://www.youtube.com/watch?v=kvomMdjAdKk
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ANEXOS
PUENTESATIRANTADO:
PUENTE PORTICO:
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