GRUPO 35 (PILARES) -PUENTES..pptx

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1. PUENTES Y OBRAS DE ARTE . Dr. Ing. Nestor Alejandro Cruz Calapuja. PILARES

2. INTEGRANTES: PINEDO OCHOA JUAN RAMON (2012220509) RUIZ MINAYA JOEL JUNIOR (2017208645) ROJAS ARONI JAZMIN MARITZA (2018210663)   SEDE: PUCALLPA

3. INTRODUCCIÓN Los Puentes en ingeniería son de vital importancia ya que gracias a esto se pueden construir estructuras cuya función principal son las de salvar obstáculos naturales como ríos, valles, lagos o brazos de mar y obstáculos artificiales, como vías férreas o carreteras, con el fin de unir caminos. El diseño de cada puente varía dependiendo de su función y la naturaleza del terreno sobre el que se construye. En los sitios donde la topografía y el relieve del terreno presentan irregularidades considerables debido a los cambios geológicos y cauces naturales, es necesario el uso de los puentes que servirán de enlace entre dos puntos separados por obstáculos, donde antes no existía ningún tipo de acceso. Los obstáculos pueden ser variados y presentan condiciones que obligan a usar diferentes tipos de estructuras, un obstáculo muy común son las autopistas en las cuales no se puede interrumpir el flujo vehicular, para ello se construyen pasos a desnivel, los cuales son muy comunes en países desarrollados .

4. PILARES En ingeniería y arquitectura un pilar , palabra proveniente del Latín  pila, es un elemento de soporte o sostén de una estructura, de orientación vertical o casi vertical, destinado a recibir cargas (de compresión generalmente) para transmitirlas a la cimentación y que tiene sección transversal poligonal. 1.1.- LOS PILARES COMO UNA SUBESTRUCTURA DE UN PUENTE La subestructura está compuesta por estribos y pilares, quienes transmiten la carga al terreno atreves de sus cimientos. Los pilares son apoyos intermedios de un puente de dos o más tramos, es decir que reciben las reacciones de dos tramos de puentes transmitiendo la carga al cimiento. Deben soportar la carga permanente y sobrecargas sin asientos, ser insensibles a la acción de los agentes naturales (vientos, riadas, etc ).

5. Dr. Ing. Nestor Alejandro Cruz Calapuja. Los pilares de puente se deberán diseñar de manera que transmitan a las fundaciones las cargas de la superestructura y las cargas que actúan sobre el propio pilar. Estos generalmente son de concreto armado y se sitúan en la parte central. La base de una pila de puente es un ejemplo común de zapata sujeta a cargas verticales y momento con relación a ambos ejes. Las cargas verticales se deben al peso muerto y a la carga viva de la superestructura y al peso propio de la pila. Los momentos y fuerzas cortantes en la cimentación se producen por fuerzas horizontales, como la fuerza centrífuga y las debidas a la tracción, cabeceo, viento, corriente, y hielo. Para la combinación más desfavorable de estas cargas, la presión admisible en el suelo o reacción del pilote debajo de la base, ordinariamente se aumenta de 25 a 50 por ciento sobre el valor permitido bajo la carga muerta más la carga viva.

6. Dr. Ing. Nestor Alejandro Cruz Calapuja. 1.2.- TIPOS DE PILARES. Existen muchos tipos de pilares como se puede observar a continuación. Incluso, estos pilares pueden ser de forma hueca para aumentar la rigidez del elemento. Pilares de pórtico abierto con viga cabezal. b) Pilares de pórtico cerrado con viga cabezal

7. Dr. Ing. Nestor Alejandro Cruz Calapuja. c) Pilares tipo pared. d) Pilares tipo Marco. e) Pilares con viga en voladizo o cabeza de martillo.

8. Dr. Ing. Nestor Alejandro Cruz Calapuja. Formas de pilares  Al igual que los estribos, los pilares pueden cimentarse con cimentaciones superficiales o por medio de pilotes o cilindros hincados. Tipos de cimentación

9. 1.3.- DETERMINACION DE FUERZAS ACTUANTES . 1.3.1.- Fuerzas o cargas actuantes. Los pilares son los apoyos intermedios de la superestructura del puente. Además, tal como los estribos, estas estructuras deben ser capaces de soportar el empuje de los rellenos, la presión del agua, fuerzas de sismo y las fuerzas de viento. Estas cargas actúan tanto en el sentido longitudinal como en el transversal.

10. WL: Carga de viento sobre la carga viva. LL: Carga viva vehicular. CE: Fuerza centrífuga vehicular. WS: Carga de viento sobre la estructura . DC: Carga muerta de componentes estructurales y no estructurales. EQ: Sismo. WA:  Carga de agua y presión del flujo. BR: Fuerza de frenado . Donde: Donde: 1.3.2.- Combinación de cargas. Debido a que todas las cargas no actúan simultáneamente, las normas de AASHTO especifican varias combinaciones de cargas y fuerzas a las cuales debe estar sujeta la estructura. A continuación presentamos la notación para las diferentes cargas: DD = Fuerza de arrastre hacia abajo. DC = Carga muerta de componentes estructurales y no estructurales. DW = Carga muerta de superficie de rodadura y dispositivos auxiliares. EH = Presión de tierra horizontal. ES = Carga superficial en el terreno. EV = Presión vertical del relleno. Cargas permanentes:

11.   BR = Fuerza de frenado. CE = Fuerza centrífuga vehicular. CT = Fuerza de choque vehicular. CV = Fuerza de choque de barcos. EQ = Sismo. FR = Fricción. IC = Carga del hielo. IM = Impacto. LL = Carga viva vehicular. LS = Carga viva superficial. PL = Carga viva peatonal. SE = Asentamiento. SH = Contracción. TG = Gradiente de temperatura. TU = Temperatura uniforme. WA = Carga de agua y presión del f lujo. WL = Carga de viento sobre la carga viva. WS = Carga de viento sobre la estructura. Cargas transitorias: 1.3.3.- Determinación de cargas CARGAS HIDRÁULICAS: WA Presión Hidrostática .- Actúa de forma perpendicular a la superficie, y se calcula como el producto entre la altura de la columna de agua sobre el punto considerado, la densidad del agua y g (aceleración de la gravedad).  

12. Flotabilidad.- Fuerza de levantamiento tomada como la sumatoria de las componentes verticales de las presiones hidrostáticas. Actúa sobre todos los componentes debajo del nivel de agua. Presión de Flujo.- La presión de flujo de agua, actuando en la dirección longitudinal de las subestructuras, se tomará como: p = 52.4C D V 2 Donde:   p = presión del agua (kg/m V 2 = velocidad del agua para la inundación de diseño (resistencia y servicio) y para la inundación de control (evento extremo), en m/s C D = coeficiente de arrastre para pilas. Coeficiente de Arrastre.- La fuerza de arrastre longitudinal será el producto entre la presión de flujo longitudinal y la proyección de la superficie expuesta a dicha presión.

13. Carga Lateral. .- La presión lateral uniformemente distribuida que actúa sobre una subestructura debido a un caudal de agua que fluye formando un ángulo θ respecto del eje longitudinal de la pila será: p = 52.4C L V 2 Donde:   p = presión lateral (kg/m)   C L  = coeficiente de arrastre lateral

14. CARGA DE VIENTO: WL y WS.   Presión Horizontal del Viento . La carga de viento se asume está uniformemente distribuida sobre el área expuesta al viento. Para puentes a más de 10 m sobre el nivel del terreno o del agua, la velocidad de viento de diseño se deberá ajustar con: Donde: V DZ = velocidad del viento de diseño a la altura de diseño Z (km/h) V  = velocidad friccional (km/h) V 10  = velocidad del viento a 10 m sobre el nivel del terreno o agua de diseño (km/h). En ausencia de datos V10 = V =160 km/h V B  = velocidad básica del viento igual a 160 km/h a una altura de 10 m Z = longitud de fricción del fetch o campo de viento aguas arriba (m) Z = altura de la estructura > 10 m

15. 1.4.- ESTABILIDAD DE PILARES. Las pilas se proyectarán para soportar adecuadamente a la superestructura, esto es deberán brindar seguridad contra volteo alrededor de los extremos inferiores de la base, contra deslizamiento en la base y contra aplastamiento del material de fundación. Sin embargo es importante mencionar que en el proceso de diseño deberán tomarse previsiones para evitar que los suelos sufran deslizamientos o asentamientos excesivos que pongan en peligro la estabilidad de toda la estructura.   Los pasos estudiados para el análisis de la estabilidad de estribos son igualmente aplicables para el análisis de estabilidad de pilas en ambos sentidos, tomando en cuenta las siguientes consideraciones:   Debido a que las pilas en el proceso de construcción de un puente se completan mucho antes de recibir las cargas muertas y vivas de la superestructura, deberán revisarse para las condiciones con y sin superestructura. Al evaluar el peso propio de la pila y el peso del terreno sobre la base de ésta, es necesario considerar el efecto de la presión hidráulica ascendente Las pilas que están situadas en cursos de agua tienen ciertas áreas expuestas a la corriente. En estos casos es necesario considerar el efecto de la presión del flujo de la misma

16. Ejemplo: Determinar el empuje por flotación por la presencia del nivel freático en la zapata de la columna mostrada que corresponde al pilar de un  puente. La zapata tiene como dimensiones en planta 4.00m x 4.00m. EJEMPLOS DE PILARES : S olu c i ón : La fuerza de empuje por flotación B es: B = γV = 1 T/m³ (4m x 4m x0.50m) B = 8 T   Donde: V = volumen de agua que desplaza la zapata γ = peso específico del agua

17. CONCLUSIÓN Se concluye que los puentes son puntos fundamentales dentro de la red carretera nacional, puesto que son indispensables para la transportación de mercancías y personas, y en consecuencia necesarios para el desarrollo de los habitantes. Por tal motivo, en nuestros días preservar estas estructuras en buen estado es de suma importancia para nuestro país. Actualmente, los puentes de la red carretera nacional se encuentran con graves deficiencias estructurales, puesto que, se han enfrentado a efectos de la naturaleza, al incremento en las cargas que circulan sobre ellos, superiores a las que se proyectaron, y sobre todo a la poca o nula supervisión, evaluación o mantenimiento, que reciben durante su vida útil. Un ingeniero civil debe conocer otros proyectos y nuevos materiales de construcción, de conservación y de reparación, puesto que cada caso es diferente, y así innovar nuevos procesos constructivos y la implementación y uso de nuevos materiales y equipos que hagan más eficientes los trabajos para poder solucionar este tipo de problemática que va creciendo día a día en el país.