Analisis y calculo de puentes

Antes de iniciar con el análisis y diseño estructural de un puente, es indispensable contar con los estudios necesarios que permitan tener conocimiento pleno de la zona, el proyectista deberá informarse adecuadamente de las dificultades que caracterizan a la zona antes de definir el tipo de análisis y diseño del puente, y así poder determinar la mejor propuesta para la zona estudiada y así minimizar los riesgos provocados por la naturaleza, si bien es cierto que los datos naturales no se obtienen nunca de un modo perfecto, estos deben ser claros y útiles para la elaboración del proyecto.


Estudio Topográfico
Debe contener como mínimo, un plano de ubicación, planimetría con curvas de nivel cada metro, si el terreno es llano o las barrancas son poco definidas. Secciones transversales en el eje propuesto enlazado con el eje de la vía, otras aguas arriba y abajo, situadas cada 10 ó 20 metros según la necesidad, y condiciones topográficas.


Estudio geotécnico

Estudio geotécnico con sondeos geofísicos y perforación de pozos en los ejes de los probables emplazamientos de la infraestructura, traducidos en perfiles geológicos con identificación de capas, espesores, tipos de suelos, clasificación, tamaño medio de sus partículas, dureza, profundidad de ubicación de la roca madre y todas sus características mecánicas. Igualmente deberá incorporarse el material predominante del lecho del río, su tamaño medio, la variabilidad del lecho del río, la cota más baja de este, sus tendencias de socavación, y finalmente un informe en el que debe recomendarse la cota y tipo de cimentación.

Mecánica de suelos 

Los objetivos específicos del estudio de Mecánica de Suelos y que competen solamente al punto donde se desplantara el puente antes mencionado, son: 

a) Definir las propiedades físicas y mecánicas del suelo. 

b) Definir la estratigrafía del suelo. 

c) Definir los parámetros geotécnicos que permitieran orientar en cuanto al tipo de cimentación más conveniente. 

Estado límite de falla 

En virtud de que el suelo, en donde se desplantaran los estribos y el apoyo intermedio del puente, presenta características predominantemente friccionantes, el análisis de la Capacidad de Carga Admisible se realizó asumiendo que la falla estará determinada por este mecanismo. La Capacidad de Carga por Punta para cimentaciones profundas (pilas de sección circular) desplantadas sobre suelos friccionantes, se calculó con la siguiente expresión:  

Dónde: La Capacidad de Carga por Fricción para cimentaciones profundas (pilas de sección circular) embebidas sobre suelos friccionantes, se calculó con la siguiente expresión: Dónde: 

La Capacidad de Carga por Fricción para cimentaciones profundas (pilas de sección circular) embebidas sobre suelos friccionantes, se calculó con la siguiente expresión:

Dónde:

La Capacidad de Carga por Fricción para cimentaciones profundas (pilas de sección circular) embebido sobre suelos cohesivos, se calculó con la siguiente expresión:

 Dónde:

Partes que integran a un puente 

1. Superestructura: es la parte del puente que cubre los claros entre apoyos, está formada por elementos que soportan directamente las cargas móviles y tiene la función de transmitir las cargas a la subestructura. La superestructura se compone de: calzada o superficie de rodamiento, guarnición, banquetas parapetos y trabes. 

2. Subestructura: Está integrada por elementos que tienen la función de transmitir las cargas de la superestructura y su propio peso a la infraestructura. Estos elementos pueden ser: columnas, pilas, caballetes etc. 

3. Infraestructura: Es el conjunto de elementos encargados de transmitir directamente al terreno las cargas provenientes de la subestructura. De acuerdo con la capacidad del terreno la infraestructura podrá ser superficial o profunda. 

Clasificación de puentes

 Según la naturaleza de carga que soportan 

Puentes según su naturaleza 

1) Carreteros 

2) ferroviarios 

3) peatonal 

4) canal 

Análisis por método de cross calzada 

El ingeniero rara vez trabaja con estructuras sujetas únicamente a la acción de cargas fijas. Casi todas las estructuras están sometidas a cargas que se mueven de uno a otro lado de sus claros. Los puentes, con su tránsito de vehículos constituyen el mejor ejemplo de estos; cada elemento de una estructura debe diseñarse para soportar las condiciones de carga más severas que probablemente se apliquen o generen en dicho elemento. Sin embargo los puntos críticos para la localización de dichas cargas vivas no serán las mismas para todos los elementos de una estructura. Procedemos a mostrar a continuación el análisis estructural de la calzada, respecto a su sección transversal.

Análisis de carga viva sección transversal

Análisis y diseño estructural de trabes de acero 

Las vigas del puente Norma que sostienen la calzada se clasifican según las normas AASHTO definen que estos miembros tienen la función principal de distribuir las cargas longuitudinalmente y su diseño principalmente se basa para tener resistencia a flexión. Y dentro de esta viga se presentan fuerzas internas que son llamadas: 

 Momento flexionante. 

 Fuerza cortante. 

 Fuerza axial.

Procesos para el análisis de suelos y materiales en ingeniería civil

¿Que es el análisis de suelos en la ingeniería civil?

Un estudio de suelos permite dar a conocer las características físicas y mecánicas del suelo, es decir la composición de los elementos en las capas de profundidad, así como el tipo de cimentación más acorde con la obra a construir y los asentamientos de la estructura en relación al peso que va a soportar.

Esta investigación que hace parte de la ingeniería civil es clave en la realización de una obra para determinar si el terreno es apto para llevar a cabo la construcción de un inmueble u otro tipo de intervención.

La falta de un estudio de suelos podria hacer colapsar a un edificio o vivienda.
En toda obra de arquitectura o ingeniería moderna, ya sea viviendas o edificios, es necesario e imprescindible la realización de un estudio de suelos. El Estudio de Mecánica de Suelos , es un documento suscrito por un especialista reconocido y acreditado en mecánica de suelos, a través del cual determina la resistencia del terreno sobre el que se desplantan las edificaciones, mismo que sirve de base para determinacr el tipo de cimentacion a usar. El Estudio de Suelos ó Estudio Geotécnico es parte de la Mecánica de Suelos.
El estudio de suelos permite conocer las propiedades físicas y mecánicas del suelo, y su composición estratigráfica, es decir las capas o estratos de diferentes características que lo componen en profundidad, y por cierto ubicación de napas de agua (freáticas), si las hubiere.

La importancia del estudio de suelos depende del tipo de proyecto que vas a realizar y de la magnitud de este; con los resultados que te arroje el estudio de suelos puedes tomar decisiones del tipo de cimentación a utilizar y hasta que profundidad debes de cimentar; dependiendo del tipo de suelo es la capacidad de soporte del suelo (resistencia del suelo) y eso se puede determinar únicamente con el estudio de suelos.

Depende del estudio de suelos, determinaras cuanto vas a gastar o cuanto vas a ahorrar en cimentación; ya que muchos proyectos en los que no se hace estudio de suelos, resulta que cuando están ya construidos se dan cuenta que tienen hundimientos y eso acarrea mas costos, ya que se debe degastar mucho en reparar o tratar de estabilizar el terreno y todo por “ahorrarse unos centavos” y no hacer el estudio de suelo.

Cuando se trata de edificios, con el estudio de suelos determinas la capacidad máxima de carga que acepta el terreno y si es suficiente por la sobrecarga del edificio.

Por otra parte el uso de la tecnología moderna y actualizada ha fijado como primera exigencia en las normas que rigen la construcción en las distintas municipalidades, la realización de estudios de suelos. El argumento de que mi vecino construyó de esta o aquella manera ya no es válido y diría peligroso y antieconómico. La incidencia del estudio de suelos en el costo total de una obra es insignificante por lo que no existen motivos para no realizarlo.

Técnicas de Análisis
*Difracción de Rayos-X en Polvos (DRX)
*Microscopía Electrónica de Barrido (SEM)
*Análisis Térmico Simultáneo (DTA/TGA)
*Espectroscopía de Infrarrojo (IR)
*Espectrofotometría de UV-Visible-NIR (UV-NIR)
*Área Superficial/Porosidad (BET)
*Análisis de Tamaño de Partícula y Potencial Z
*Espectrofotometría de fluorescencia y fosforescencia
*Dilatometría
*Intemperismo acelerado
*Absorción Atómica (AA)

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

Con objeto de utilizar y combinar adecuadamente los materiales de construcción los proyectistas deben conocer sus propiedades. Los fabricantes deben garantizar unos requisitos mínimos en sus productos, que se detallan en hojas de especificaciones. Entre las distintas propiedades de los materiales se encuentran:

*Densidad: relación entre la masa y el volumen
*Higroscopicidad: capacidad para absorber el agua
*Coeficiente de dilatación: variación de tamaño en función de la temperatura
*Conductividad térmica: facilidad con que un material permite el paso del calor
*Resistencia mecánica: capacidad de los materiales para soportar esfuerzos
*Elasticidad: capacidad para recuperar la forma original al desaparecer el esfuerzo
*Plasticidad: deformación permanente del material ante una carga o esfuerzo
*Rigidez: la resistencia de un material a la deformación

Procesos para el análisis de suelos y materiales en ingeniería civil

Para un control adecuado de los suelos se necesita su perfecta identificación. La falta de tiempos o de medios hace que frecuentemente sea imposible el realizar detenidos ensayos para poderlos clasificar. Así pues la habilidad de identificarlos en el campo por simple inspección visual y su examen al tacto son:
Principales tipos de suelos para su identificación, todos los suelos pueden agrupar se en 5 tipos básicos:

*La grava.- Esta formada por grandes granos minerales con diámetros mayores de ¼ de pulgada. Las piezas grandes se llaman piedras, cuando son mayores a 10 pulgadas se llaman morrillos.

*La arena.- Se componen de partículas minerales que varían aproximadamente desde ¼ de pulgada a 0.002 pulgadas en diámetros.

*El limo.- Consiste en partículas minerales naturales, mas pequeñas de 0.02 pulgadas de diámetro, las cuales carecen de plasticidad y tienen poca o ninguna resistencia en seco.

*La arcilla.- Contienen partículas de tamaño coloidal que producen su plasticidad. La plasticidad y resistencia en seco están afectadas por la forma y la composición mineral de las partículas.

*La materia orgánica.- Consiste en vegetales parcialmente descompuesto como sucede en la turba o en materia vegetal finalmente dividida, como sucede en los limos orgánicos y en las arcillas orgánicas

Ejemplos de análisis de suelos y materiales en ingeniería civil.

El programa exploratorio para la cimentación de una construcción depende de dos factores:
El peso de la construcción y otras fuerzas que actúan sobre ella.
El servicio de la construcción o fin para el que se va a construir.
Si la estructura el ligera no es necesario mucho estudio, pero para estructuras pesadas es imprescindible explorar la profundidad mediante la toma de muestras con pozos y perforaciones, además conocer la geología local y regional
Forma del grano.- Se observan y clasifican las partículas de arena y grava en cuanto a su grado de angulosidad y redondos.
Tamaños y graduación de los granos.- Los tamaños en arenas y gravas se reconocen rápidamente por inspección visual. Los granos más pequeños que el limite menor de la arena no pueden verse a simple vista deben ser identificados por medio de otros ensayos.
Ensayo de sacudimiento. – Este ensayo es útil para la identificación de suelos de grano fino. Se prepara una pequeña porción de suelo húmedo y se agita horizontalmente sobre la palma de la mano. Se observa si el agua sale a la superficie de la muestra dándole una apariencia blanda, luego se aprieta la muestra entre los dedos haciendo que la humedad desaparezca de la superficie. Al mismo tiempo la muestra se endurece y finalmente se desmenuza bajo la presiente presión de los dedos, se vuelve a agitar las piezas rotas hasta que fluyan otra ves juntas, hay que distinguir entre reacción lenta, rápida y media al ensayo de sacudimiento.
Una reacción rápida indica falta de plasticidad, tal es el caso de limo inorgánico, polvo de roca o arena muy fina.

Instalaciones de voz, datos y eléctricas en edificios.

El objeto del Proyecto Técnico de Cableado Estructurado es el diseño e implantación de las infraestructuras de red de área local (LAN) que permitan la interconexión de puestos de trabajo y periféricos entre los usuarios a los que presta servicio de comunicaciones de datos e Internet. Así como una red de voz VoIP integrada en la red de datos y servicio de fax analógico.

Esta infraestructura debe ser fácil de gestionar, flexible ante las ampliaciones y cambios que puedan surgir, preparada para las aplicaciones de comunicaciones presentes y futuras, e instalada según estándares y normativas que permitan asegurar la calidad y compatibilidad de las comunicaciones. En consecuencia, se plantea la necesidad de establecer una serie de directrices y normativas con el objeto de homogeneizar las infraestructuras de telecomunicaciones de todos los departamentos de Datavisión, desde el punto de vista del suministro, instalación y conservación de los cableados y de las canalizaciones destinadas a las comunicaciones.

La finalidad de implementar la Red de Datos es conseguir:

1. La integración del medio de transmisión para los servicios informáticos y telemáticos instalados, así como otros servicios futuros.

2. Independencia del cableado respecto de la tecnología, naturaleza y topologías a emplear.

3. Gran capacidad de conectividad.

4. Flexibilidad ante modificaciones.

5. Facilidad en la gestión.

El objeto del proyecto es diseñar y definir una red LAN de telecomunicaciones de banda ancha que interconecte los ordenadores ubicados en cada puesto de trabajo con los servidores de datos y aplicaciones corporativas, así como con los proveedores externos de servicios de telecomunicaciones. Esta red permitirá el establecimiento de una comunicación segura y flexible, y soportará todos los servicios de datos, voz (VOiP) e Internet. La tecnología conocida como VoIP permite utilizar redes de datos IP para realizar llamadas de voz. Para este proceso se utiliza un software o hardware que convierte la voz humana en señales digitales y las envía a través de las redes de datos, siendo la más común Internet.