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02_1741 | Environmental Impact Assessment | Bridge
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Términos de Referncia EIA Plantas gestión de RAEE.pdf
Normas Del Ministerio de Energía y Petróleo Para La Calidad Ambiental
perfil egreso ingeniería en medio ambiente
270525611-SEIA
ESTRADA RODAS
ANÁLISIS DESCRIPTIVO DE
PUENTES COLGANTES PEATONALES,
JOSÉ HUMBERTO ESTRADA RODAS
ÁNALISIS DESCRIPTIVO DE PUENTES COLGANTES
PEATONALES, EN LA COSTA SUR DE GUATEMALA
PRESENTADO A LA HONORABLE JUNTA DIRECTIVA
Por: José Humberto Estrada Rodas
Arq. Carlos Enrique Valladares Cerezo.
Arq. Jorge Arturo González Peñate.
Arq. Raúl Estuardo Monterroso Juárez.
Arq. Jorge R. Escobar Ortiz.
Br. Pooll Enrique Polanco Betancourt.
Br. Eddy Alberto Popa Ixcot.
Arq. Alejandro Muñoz Calderón.
Arq. Sergio Mohamed Estrada.
Arq. Publio Alcides Rodríguez.
Dr. Ing. Arq. Jorge Haroldo Salaverría Reyes.
José Humberto Estrada Rodas.
A Dios: Ser supremo que me iluminó para coronar mi carrera.
José Romeo Estrada y Ana Patricia Rodas de Estrada.
Con inmenso amor y como reconocimiento a sus sacrificios.
Sergio Estuardo Estrada Rodas.
Karla Beatriz Monterroso.
Rosa Valdizón Vda. De Estrada y Marta Mencos Vda. De Rodas.
Por su sabia orientación.
Indalecio Estrada y Humberto Rodas.
A su memoria dedico esta tesis.
Humberto, Indalecio, Esteban, Vinicio, Amalia y Rosa Anabella.
A mis padrinos: Licda. Irma Josefina Juárez e Ing. Carlos Humberto Valdizón.
A mis amigos y compañeros de promoción: Jenny Barrios, Eduardo Rodríguez, Josué Palacios, Cecilia Quiñónez, Jorge Pérez, Byron y Fernando Zúñiga, Emilio Rodríguez, Sergio Gramajo, Jorge Soto, Gabriel Quiñónez, Guillermo Reyes, Daniel Amaya.
A la Facultad de Arquitectura USAC:
Por haberme abierto las puertas del saber.
A mis consultores:
A las bibliotecas:
Arq. Mohamed Estrada. Arq. Publio Rodríguez y Dr. Ing. Arq. Jorge Salaverría.
Centro de información y documentación de la Facultad de Arquitectura (CIDAR). Centro de información a la construcción, Facultad de Ingeniería (CICON).
Dirección General de Caminos (D.G.C.), especialmente a las personas del departamento técnico de planificación.
1. G E N E R A L I D A D E S.
Delimitación del tema-problema.
2. M A R C O
Ley de protección y mejoramiento del medio ambiente.
Reglamento sobre estudios de impacto ambiental.
Estándares y regulaciones técnicas.
Especificaciones ambientales para puentes.
2.2.2. Especificaciones estructurales para puentes.
3. M A R C O
T E Ó R I C O.
3.2. Consideración de las acciones en las estructuras.
3.2.1. Clasificación de las cargas por su aplicación en la estructura.
3.2.2. Clasificación de las cargas por su estado de movimiento.
3.2.3. Clasificación de las acciones.
3.3. Las estructuras funiculares como principio fundamental de los puentes colgantes.
3.3.4. Deformaciones físicas del cable colgante y formas de estabilización.
3.3.5. Dirección de las cargas en un puente colgante como fundamento del dimensionamiento estructural.
3.4. Partes que forman los puentes colgantes.
3.4.1. Puente colgante de plataforma suspendida.
3.4.2. Puente colgante sin rigidez o flexible.
3.5. Tipos de puentes colgantes.
3.5.1. Puente colgante. Puente Severn
3.5.2. Puente atirantado. Viaducto de Millau / Puente Zakim
3.5.3. Puente colgante de estructura montado sobre modillón central. Puente del Alamillo
3.5.4. Puente colgante giratorio de estructura montado sobre modillón central. Puente de la Mujer
3.5.5. Puente colgante de arco giratorio. Gateshead Millenium Bridge
3.5.6. Puente colgante suspendido o de hamaca. Puente de soga inca
3.5.7. Puente de plataforma suspendida con arco de compresión de acero. Puente del puerto de Sydney
3.5.8. Millennium Bridge.
3.5.9. Puente Steg uber der Mur.
3.5.10. Puente del museo Miho.
3.5.11. Tabla comparativa de tipos de puentes colgantes.
Materiales de construcción más usados en los puentes colgantes.
Torres y plataformas de paso.
Cables principales y secundarios.
Fases constructivas de los puentes colgantes.
Fases constructivas de los puentes colgantes de plataforma rígida.
Fases constructivas de los puentes colgantes flexibles o de hamaca.
Proceso de planificación de los puentes colgantes.
Dimensionamiento geométrico de los puentes colgantes peatonales.
Puentes suspendidos de plataforma.
Puentes colgantes flexibles o de hamaca.
4. F I C H A S
A N Á L O G O S.
Puente “El Jobo”.
Puente “Tamasulapa”.
Puente “Orellana”.
Puente sobre el río Copán.
Puente “Valle Escondido”.
Puente “Talpetate”.
Puente “Jocotillo”.
4.8. Puente “Ávila”.
4.9. Puente “El Colmenar”.
4.10. Puente del Callejón “Casillas”.
4.11. Puente “Tierra Nueva”.
4.12. Puente de Nuevo San Carlos.
4.13. Tabla comparativa de casos estudiados.
C O N C L U S I O N E S Y R E C O M E N D A C I O N E S.
A.1. Ejemplo de dimensionamiento de puente colgante.
A.2. Matriz de evaluación de los casos estudiados.
En el Capítulo 1, se exponen las generalidades de este análisis, como los antecedentes, justificación, objetivos y metodología utilizada. Este apartado expone las razones y los principios por las cuales se hizo esta tesis.
El Capítulo 2 contiene el marco legal, que son los principios legales que se deben tomar en cuenta para la realización de un proyecto de este tipo. En esta unidad se mencionan leyes tales como la Constitución política de la República de Guatemala –Expropiación- , Código Cívil - Servidumbres-, Ley de protección y mejoramiento del medio ambiente -Estudios de impacto ambiental-, Reglamentos de estudio de impacto ambiental –estudios ambientales para el desarrollo de infraestructura de puentes-, Reglamento de Evaluación, control y seguimiento ambiental – supervisión, seguimiento y vigilancia del impacto en el entorno de un puente-, Estándares y regulaciones técnicas –cargas vivas según normas norteamericanas-.
En el Capítulo 3, el Marco Teórico, muy extenso, comprende una reseña histórica, -que cuenta la evolución cronológica de los puentes colgantes, las personas involucradas y los adelantos en este tipo de puentes. La consideración de las acciones en las estructuras explica los tipos de cargas y acciones que actúan sobre las estructuras, y así, en la aplicación de estas consideraciones a los puentes colgantes. Las estructuras funiculares como principio fundamental de los puentes colgantes expone como este tipo de estructuras son la base fundamental del este tipo de puentes, y cómo su elemento principal –el cable- puede ser configurado y afectado en diversas formas según las cargas. Asimismo se muestran detalladamente las partes que forman los puentes colgantes en dos de sus configuraciones mas usadas. En este capítulo también se detallan los tipos de puentes colgantes, en función de la configuración de los cables en la estructura, con ejemplos descriptivos de los principales puentes que exponen cada uno de estos tipos. En los materiales mas usados en la construcción de puentes colgantes, se enumeran los materiales y accesorios empleados en la ejecución en cada una de las partes que forman los puentes colgantes, así como los modos indicados para su instalación. Asimismo, las fases constructivas de los puentes colgantes demuestran la secuencia que se debe llevar para la construcción y el montaje de las partes que los forman según su configuración estructural desde la fundición de anclajes hasta la colocación de los últimos cables y vigas. También se incluyó el apartado de Proceso de planificación de puentes colgantes como un compendio de criterios de diseño y planificación en función de las principales condicionales a tomar en cuenta como levantamientos topografícos, estudios de suelo, usuarios, frecuencia de uso y riesgos. Por ultimo en este capitulo, el dimensionamiento geométrico de los puentes colgantes peatonales proporciona fórmulas y tablas detalladas de dimensionamiento rápido de los dos tipos de puentes colgantes estudiados, dando así una versátil solución a dichos problemas de diseño.
En el Capítulo 4, Fichas técnicas de casos estudiados, se analiza el estado y los datos de algunos puentes colgantes visitados en la Costa Sur de Guatemala, comparando sus dimensiones reales con las establecidas en las tablas de dimensionamiento en el capítulo anterior, concluyendo con una tabla comparativa de todos estos casos para sintetizar todas y cada una de sus cualidades.
Finalmente, se adjunta los Anexos que contienen la matriz de evaluación con la que se recabaron los datos de los puentes estudiados en el capítulo 4 y un procedimiento de cálculo para mostrar el proceso que se sigue para dimensionar las partes de un puente colgante.
“Los puentes son considerados con frecuencia del dominio de la ingeniería más bien que del campo del arquitecto. Pero la arquitectura de la infraestructura tiene un poderoso impacto en el ambiente… e ilustra cómo el arquitecto juega un rol integral en el diseño de puentes…en la expresión de la fascinación con las relaciones entre la función, tecnología y una forma estructural con gracia.”
“ANALISIS DESCRIPTIVO DE PUENTES COLGANTES PEATONALES EN LA COSTA SUR DE GUATEMALA”.
Socio-económicos: En las regiones marginadas del país, la pobreza ha causado grandes problemas de acceso a las comunidades, empeorando más sus condiciones socio-económicas, teniendo que escoger opciones de acceso precarios (ver fotografías), ante la falta de una infraestructura de paso peatonal adecuada.
Técnicos: Los estudiantes y profesionales de Arquitectura carecen de un documento de apoyo en materia de diseño y planificación de puentes colgantes peatonales.
(arriba) Vista del río Cristóbal desde la aldea “las Playas”. (Abajo) Vista desde la aldea “El Carrizal”. Santa Lucía Cotzumalguapa, Escuintla.
Con este estudio se logrará brindar, a los estudiantes y profesionales de Arquitectura, un complemento del conocimiento para el diseño y construcción de esta tipología de puentes colgantes, ya que en los últimos 4 semestres se ha establecido una cantidad de 46 proyectos de este tipo de puentes. 1
Desarrollar un análisis descriptivo de algunos puentes peatonales existentes de acuerdo con las condicionantes de la Costa Sur de
1.3.2. Objetivos particulares o específicos:
Proporcionar las herramientas teóricas y conceptuales para la toma de decisiones en el diseño de puentes colgantes.
Dar a conocer los diferentes casos reales de puentes colgantes peatonales en el área sur de la República de Guatemala.
DELIMITACION DEL TEMA-PROBLEMA:
Límite de estudio: Se estudiará la información de los puentes con estas características:
Puentes colgantes de materiales como acero y madera.
2. Uso: Peatonal
3. Geográfico: Para la costa sur de la República de Guatemala.
4. Documental: Se limitará consulta de documentos que se especialicen en puentes colgantes.
Para concretar el estudio, se ejecutarán las siguientes acciones:
La recolección de datos y fuentes primarias se hará en hemerotecas (para la parte histórica de la investigación), bibliotecas (Investigación bibliográfica: Manuales, textos, tratados, tesis, leyes y reglamentos) tanto de las facultades de Arquitectura e Ingeniería como en la Biblioteca
1 Según informes finales de proyectos de E.P.S., desde el primer semestre del año 2003 hasta el Segundo semestre del año 2004
central de la USAC, dependencias privadas y estatales; con respecto a la información bibliográfica, no hay mucha información acerca de puentes colgantes peatonales, se tomó en cuenta la tipología de los puentes colgantes vehículares, que sirven de referencia. Entrevistas, consultas y asesorías con especialistas en materia de puentes encargados de diseño y planificación de puentes de esta tipología.
Durante el trabajo de campo se efectuaron las mediciones o levantamientos fotográficos y arquitectónicos en las visitas a las regiones y comunidades de la costa Sur de Guatemala, donde existan puentes peatonales colgantes para la evaluación de sus detalles. El uso de fichas de evaluación complementado con fotografías. Las técnicas de recolección de los datos se efectuaron mediante entrevistas con personas profesionales del cálculo y diseño de puentes colgantes e investigación bibliográfica de la información. El trabajo de gabinete consiste en el procesamiento de la información recolectada en el campo se hará por medio del ordenador, utilizando programas de texto (MS Word), hojas de cálculo (MS Excel), dibujo digital (AutoCad).
En este apartado, se dan los lineamientos y consideraciones que se tiendan a tomar en cuenta para cumplir con leyes, reglamentos y regulaciones que están directamente muy relacionadas con el diseño, planificación, gestión (trámites y solicitudes) y construcción o ejecución de puentes colgantes peatonales.
2.1. Leyes y Reglamentos
2.1.1 Constitución Política de la República de Guatemala 2
Artículo 40: Expropiación
“En casos concretos, la propiedad privada podrá ser expropiada por razones de utilidad colectiva, beneficio social o interés público debidamente comprobadas. La expropiación deberá sujetarse a los procedimientos señalados por la ley, y el bien afectado se justipreciara 3 por expertos tomando como base su valor actual.”
La expropiación es la desposesión de una propiedad a su propietario o poseedor, por motivos de utilidad pública. En el caso de la construcción de todo tipo de obras para uso común en un área determinada de un bien inmueble, es necesaria la expropiación, para garantizar este mismo a favor del Estado, así asegurar legalmente, las obras de infraestructura.
2.1.2. Código Civil 4 Artículo 777: Servidumbres urbanas de acueducto
“Las servidumbres urbanas de acueducto, canal, puente, cloaca, sumidero y demás establecidas para el servicio público y privado de las poblaciones, edificios, jardines y fábricas, se regirán por las disposiciones generales y locales.”
La servidumbre es la obligación o carga impuesta (de tipo económica, por lo general) de un predio o bien inmueble para utilidad pública. Esta disposición rige las áreas urbanas o muy cercanas a ellas, por lo que están sujetas a cumplir con reglamentos o regulaciones (municipales u otras), existentes en el área de influencia de dicha área urbana.
2 Constitución Política de la República de Guatemala, 1993.
3 Justipreciar: quiere decir apreciar, valuar o tasar una cosa.
4 Código Cívil. Decreto No. 106. Guatemala, 2003.
3.1.3. Ley de Protección y mejoramiento del medio ambiente 5 Artículo 8
“Para todo proyecto, obra, industria o cualquier otra actividad que por sus características puede producir deterioro a los recursos naturales renovables y no, al ambiente, o introducir modificaciones nocivas o notorias al paisaje y la los recursos culturales del patrimonio nacional, será necesario, previamente a su desarrollo un Estudio de Impacto Ambiental, realizado por técnicos en la materia y aprobado por la Comisión del Medio Ambiente (EIA). El funcionario que omitiere exigir el Estudio de Impacto Ambiental, de conformidad con este artículo, será responsable personalmente por incumplimiento de deberes, así como en particular que omitiere cumplir con dicho estudio de Impacto Ambiental será sancionado con una multa de Q5,000.00 a Q100,000.00.”
En el caso proyectos de construcción, es necesaria la realización de estudio de Impacto Ambiental (EIA.) para establecer las condiciones actuales del entorno natural, económico y cultural del área a afectar. La forma y tipología de la construcción y operación de un proyecto, como un puente colgante, incidirá en el Medio Ambiente y el Paisaje.
Artículo 16: De los sistemas lítico y edáfico
“El Organismo Ejecutivo emitirá los reglamentos relacionados con:
En los casos que amerite, es necesaria la práctica de un estudio de
a) Los procesos capaces de producir deterioro en los sistemas lítico (o en las rocas y minerales) y edáfico (o de los suelos), que provengan de actividades industriales, minerales, petroleras, agropecuaria, pesquera y otras.
suelos, para determinar la integridad del mismo, de modo que las cimentaciones del puente, que sostienen el resto de la estructura, no afecten la integridad del suelo o subsuelo, como éste último no arruine la constitución estructural de las cimentaciones.
b) La descarga de cualquier tipo de substancias que puedan alterar la calidad física, química o mineralogía del suelo o del subsuelo que le sean nocivas a la salud o a la vida humana, la flora, la fauna y a los recursos y bienes.
c) La conservación, salinización, laterización, desertificación y aridificación del paisaje, así como la pérdida de transformación de energía.
5 Ley de Protección y Mejoramiento del Medio Ambiente. Decreto No. 68-86. Guatemala, 1986.
El deterioro cualitativo y cuantitativo de los suelos.”
2.1.4. Reglamento sobre estudios de impacto ambiental 6
Artículo 5: Tipo de estudios a presentarse
“Los proyectos y actividades listados e el Anexo 2 7 , cuyos impactos y riesgos ambientales potenciales son considerados significativos y que dependiendo de la fragilidad ambiental del sitio de su ubicación, del tipo de los procesos productivos y de su dimensión, pueden causar alteraciones significativas o desconocidas al medio ambiente, deben presentar a CONAMA un EIA (Estudio de Impacto Ambiental), de acuerdo con las disposiciones de los capítulos IV y V de este reglamento”
Especifica que el desarrollo de infraestructura de comunicaciones terrestres (como carreteras, puentes, etc.) debe sustentar un estudio de impacto ambiental (EIA), para tener en cuenta el daño que supone la carga vehícular en el entorno del proyecto.
2.1.5. Reglamento de Evaluación, control y seguimiento ambiental (Acuerdo Gubernativo 23-2003) 8
Artículo 19: Instrumentos de control y seguimiento ambiental.
“Consiste en el conjunto de instrumentos y procedimientos de la gestión ambiental que tienen como fin la realización de un proceso de actividades que verifiquen el cumplimiento de las medidas de mitigación definidas con anterioridad en las evaluaciones ambientales y diagnóstico Ambiental, las cuales deberán estar dentro de las normas o parámetros técnicos establecidos.”
Comentarios y observaciones Definición del tipo de labores a llevarse a cabo para la supervisión de obras de infraestructura con énfasis en el impacto de su entorno, tanto inmediato como su radio de influencia regional, económico y ambiental. 9
Artículo 22: Auditorias ambientales y; Artículo 23: Seguimiento y vigilancia ambiental.
6 Reglamento sobre estudios de Impacto Ambiental. Julio de 1998.
7 Apartado de este reglamento que comprende el subtitulo de TRANSPORTE, y en este mismo indicado en el renglón de “Construcción de carreteras y otras vías de comunicación terrestre”.
8 Reglamento de Evaluación, control y seguimiento ambiental. Acuerdo Gubernativo 23-2003. Guatemala, 2003.
9 Este seguimiento es procedimiento para el control ambiental que ejerce el Ministerio de Ambiente y Recursos Naturales sobre los proyectos en ejecución de la Dirección General de Caminos y sus contratistas en la ejecución de puentes.
“Artículo 22: Proceso de verificación sistemático y documentado para evaluar el grado de cumplimiento de los Planes de Gestión Ambiental y determinar criterios para garantizar su cumplimiento. Pueden ser de carácter obligatorio o voluntario, con el propósito de certificación, registro y/o autodeclaración.”
Este es un detalle de los instrumentos de fiscalización ambiental con los que cuenta el Ministerio de Medio Ambiente, para corroborar el progreso de las medidas que mitiguen el daño al paisaje de todo tipo de construcción de infraestructura.
“Artículo 23: Consiste en el levantamiento de información periódica o de prueba para determinar el nivel de cumplimiento de los requisitos obligatorios normativos, compromisos ambientales o para la identificación de los niveles de contaminantes en el ambiente.”
2.2. Estándares y Regulaciones técnicas
2.2.1. Especificaciones ambientales para puentes.
“Aspectos Ambientales 10 :
…La D.G.C. 11 deberá contar con el Estudio de Evaluación de Impacto Ambiental –EIA- ya aprobado, que contenga las medidas de mitigación, para todas aquellas actividades que por sus características puedan causar deterioro del medio ambiente y a los recursos naturales y culturales antes de la ejecución de una obra. En estas especificaciones generales se tratan aspectos ambientales relacionados con los siguientes temas:
b) Limpieza final del derecho de via
c) Operaciones en bancos de materiales
10 Especificaciones Generales para la Construcción de carreteras y puentes. Pág. 35. 11 Dirección General de Caminos, entidad del Ministerio de Comunicaciones.
e) Disposiciones sanitarias
f) Seguridad el personal
g) Protección del medio ambiente (EIA)
h) Protección de bosques
i) Protección de fuentes de agua
j) Protección de zonas de amortiguamiento
k) Protección de sitios y vestigios arqueológicos
l) Protección y restauración del paisaje
m) Plan de seguridad, control del transito y mantenimiento
n) Barricadas, avisos de precaución y maquinaria
o) Operaciones nocturnas
p) Retiro de monumentos históricos
q) Limpia, chapeo y destronque
r) Desperdicio (botaderos)
s) Paliativos de polvo
t) Plantas de asfalto
u) Afectaciones.”
Carga viva para paso peatonal
“Cargas para pasos peatonales 12 :
85 lb./pie2=415 kg./m2 es la carga estándar absoluta para el cálculo de
Los pisos y pasos peatonales y sus soportes inmediatos tienen que estar diseñados para una carga viva de 85 lb./pie2 (libras sobre pie cuadrado) de área de paso. Los aros, arcos y rigidizantes y otros miembros de la estructura deberán ser diseñados para esta carga”
puentes peatonales de cualquier tipo. La Dirección General de Caminos, siempre ha usado esta carga en el cálculo de puentes peatonales, especialmente colgantes.
12 Standard specifications for Highway Bridges. AASHTO. Pág. 35.
Si bien los puentes colgantes han sido conocidos en China desde inicios del año 206 a. de C., y los puentes colgantes suspendidos de soga, que fueron usados por la civilización Inca en las montañas de los Andes en América del sur justo antes de la colonización europea en el siglo XV, 13 el primer puente colgante apareció en Europa hasta el año de 1741, cuando el puente Winch de 21 m. de envergadura fue construido sobre el río Tess, Inglaterra, con una plataforma suspendida bajo dos cadenas. Sin embargo, en el año de 1796, fue el norteamericano James Finley, el que construyó el primer puente colgante práctico en el río Jacobs, cerca de Uniontown, Pensilvania. La forma del puente incorpora t odos los elementos esenciales del moderno puente colgante. Entre los años de 1796 y 1810 se construyeron más de cincuenta puentes de este tipo con la patente de diseño de Finley. En 1816 se construye el primer puente que incorpora cable de acero, tenía 124m de largo, era peatonal y fue improvisado para los trabajadores de la fábrica de acero de Josiah White y Erkine Hazard a orillas de río Schuylkill, en Filadelfia, el cual tuvo una duración de un año. 14
Los franceses y los suizos continuaron usando cables de acero y desarrollaron métodos de fabricación de cables in situ. En 1822, Marc Seguin propuso un cable compuesto de suspensión hecho de más de cien delgados cables de acero sobre el río Cance, en Annonay, y propuso una estructura mayor en el río Rhone en Tournon, ambos ríos en Francia. Por ensayos científicos, determinó que la fuerza del cable de acero era el doble que las barras de acero inglesas y lo describió en su libro Des ponts en fil de fer, publicado en 1824. El primer puente colgante con cables de acero permanente, diseñado por Seguin, fue abierto al público en Génova en 1823, seguido por el puente Tain-Tournon, que tenía una plataforma suspendida doble sobre el río Rhone, completado en 1825. El reemplazo de dicho puente se abrió al público en 1847, y en la actualidad sigue en pie, siendo probablemente el puente colgante más viejo del mundo. Numerosos puentes colgantes de cables de acero compuesto de primera generación de Seguin, que datan de la década de 1830, siguen en pie sobre los ríos Rhone y Fourques, pero las plataformas de madera fueron remplazadas por acero. El cable de acero ganó su lugar como el sistema por excelencia para puentes colgantes de grandes luces en 1834, con el puente Fribourg de 265m, diseñado por Joseph Chaley sobre el río Sarine, en Suiza. De esto se desarrolló el típico estándar europeo (cables paralelos, cables de acero delgados, tramos de paso ligueros ensamblados en vigas de madera, pilares y anclajes sumergidos usando cemento hidráulico) de los cuales se construyeron cientos de ellos.
13 Traducido de http://en.wikipedia.org/wiki/Bridge
14 Traducido de http://www.icomos.org/studies/bridges
Los británicos prefirieron el uso de cadenas con barras conectadas, mucho más efectivo, y las colosales torres de mampostería. En Inglaterra el primer puente colgante de gran escala fue el puente Menai, en el camino que va de Londres a Holyhead, diseñado por Thomas Telford, completado en 1826, con 177m de largo sin precedentes. El puente Menai (Norte del país de Gales) fué reconstruido dos veces antes de sustituir el sistema de plataforma en 1940.
Cuando los franceses suspendieron temporalmente la construcción de los puentes colgantes luego del colapso del puente Basse-Chaine 15 en 1850, la creatividad regresó a los Estados Unidos, retomado por Charles Ellet y John Augustus Roebling, regresaron con la tecnología, después de estudiar los puentes colgantes de Francia, Ellet diseñó y construyó un puente de 308m sobre el rió Ohio, en el este de Virginia, en 1849, el más largo del mundo en ese tiempo. Roebling arribó a los Estados Unidos diez años antes y estableció una fábrica de cables de acero en Saxonburg, Pensilvania, en la que posteriormente se muda a Trenton, Nueva Jersey. Roebling y Ellet compitieron por la supremacía en el diseño de puentes colgantes. Roebling le ganó la partida a Ellet, cuando diseñó el puente Niagra, exitosamente terminado en 1855.
15 Traducido de http://en.wikipedia.org/wiki/Bridge
3.2 CONSIDERACIÓN DE LAS ACCIONES EN LAS ESTRUCTURAS
Las acciones son complejas manifestaciones físicas en las estructuras, compuestas por sistemas de cargas y deformaciones, hace necesario mencionar sus tipologías, y la comprensión de estas mediante la generación de modelos de sistemas de fuerzas. 16 Primeramente se definirán los sistemas de cargas, que se clasifican de la siguiente forma:
3.2.1 Las cargas se clasifican por su aplicación en la estructura:
3.2.1.1 Cargas concentradas o puntuales:
Carga aplicada en un área pequeña o un punto concreto en un elemento estructural.
3.2.1.2 Cargas distribuidas:
Son las que actúan en una distancia determinada a largo de todo el elemento estructural o parte de él. A la vez se dividen en:
3.2.1.2.1 Uniformemente distribuida: son aquellas que mantienen una misma magnitud en toda su expansión. Ejemplos de ellas son el peso propio de una losa.
3.2.1.2.2 No uniformemente distribuidas 17 : son aquellas en las que varía su valor en los distintos puntos de su distancia. Ejemplos de ellas son la acción del viento.
16 Diagramas de cuerpo libre 17 Mecánica vectorial para ingenieros. Beer, Ferdinand. Pág. 290.
Según su estado de movimiento 18 , éstas se clasifican en:
Ascensor (móvil)
Hay que destacar dos cosas importantes acerca de estas cargas: son las que no
cambian nunca su estado de reposo o lo hacen lentamente en el tiempo, y en las que la
gravedad en función de dichas cargas tiene una gran influencia sobre las estructuras. En
todos los casos son las que durante el tiempo que actúan están en estado de reposo, y por
extensión también, aquellas que tienen estado de movimiento despreciable, es decir que si
bien varían en el tiempo lo hacen en forma muy lenta. Ejemplos: peso propio de
cerramientos, instalaciones, estructuras, etc.; público en salas de espectáculos y personas
Desplazamiento de vehiculos (móvil)
choque de vehículos (impacto)
Son las que varían rápidamente en el tiempo. En todos los casos son las que durante
el tiempo que actúan están en estado de movimiento (inercial) considerable. Según como
sea la dirección del movimiento podemos clasificarlas en:
Móviles: son aquellas en las cuales la dirección del movimiento es perpendicular a la
dirección en que se produce la carga. Ejemplos: desplazamiento de un vehículo,
desplazamiento de un tren sobre sus rieles.
movimiento sísmico (impacto)
Peso propio losa
De impacto: son aquellas en las cuales la dirección del movimiento es coincidente con
la dirección en que se produce la carga. Se caracterizan por un tiempo de aplicación
muy breve (instantánea). Ejemplos: choque de un vehículo; movimiento sísmico;
público saltando sobre gradas en estadios deportivos; acción de frenado (sobre
paragolpes en estación terminal de trenes); etc. Todas las cargas dinámicas (móviles
o de impacto) tienen un efecto posible que es la resonancia. Todas las estructuras
son en cierta medida elásticas, en el sentido que poseen la propiedad de deformarse
bajo la acción de las cargas y de volver a su posición normal luego de desaparecer
dicha acción. Como consecuencia, las estructuras tienden a oscilar. El tiempo en que
18 Diccionario visual de Arquitectura, Francis Ching, pág. 41
oscilación completa se llama período
Empuje por
3.2.3 Las acciones se clasifican 19 con base en la duración con la que actúan en la estructura en función de las intensidades máximas o próximas a ella. Estas son:
3.2.3.1 Acciones permanentes:
Son las que obran en una estructura en forma continua cuya intensidad se considera
que varía muy poco con respecto al tiempo. Estas están divididas en:
3.2.3.1.1 La carga muerta por el peso de la estructura, los materiales, las instalaciones, de los equipos que ocuparán una posición fija y permanente en la construcción, peso estimado de tabiques y muros divisorios y demás elementos no estructurales que puedan instalarse posteriormente. Estas cargas pueden determinarse con un buen grado de precisión.
3.2.3.1.2 El empuje estático de sólidos y líquidos de carácter permanente.
3.2.3.1.3 Los desplazamientos y deformaciones impuestos a la estructura.
3.2.3.2 Acciones variables:
Son las que actúan en una estructura con una intensidad variable con respecto al
tiempo en forma significativa. Estas están divididas en:
3.2.3.2.1 La carga viva debido al peso de las personas, los muebles, la maquinaria no fija permanentemente y artículos diversos en un edificio.
3.2.3.2.2 Los efectos producidos en la estructura por cambios de temperatura cuando la expansión o contracción son impedidos.
3.2.3.2.3 El peso de la nieve. El peso de esta recién caída es de 85 kg/m³, y ya compactada es de 160 kg/m³.
19 Diseño estructural de casas de habitación, Ortiz G, Gabriel, pág. 23
Peso de la nieve
3.2.3.2.4 Las deformaciones y hundimientos diferenciales que con el tiempo tengan una intensidad variable.
3.2.3.2.5 Los efectos de equipos y maquinaria que produzcan acciones dinámicas en la estructura debido a vibraciones, impacto y frenaje. Estas cargas pueden ser aplicadas lentamente o repentinamente, variando su magnitud.
3.2.3.3 Acciones accidentales 20 :
Son las que actúan en una estructura con intensidades significativas solamente durante cortos espacios de tiempo. Estas están divididas en:
3.2.3.3.1 Sismo, por las acciones dinámicas o sus equivalentes estáticos.
3.2.3.3.2 Viento, por efectos dinámicos y estáticos. Sus velocidades son el promedio que se presenta durante un intervalo de tiempo determinado, dependiendo de la cercanía o lejanía de la costa.
3.2.3.3.3 Explosiones,
y otras acciones que puedan ocurrir en casos
20 Diseño y cálculo de estructuras en concreto reforzado. Pérez Alama, Vicente. Pág 10.
3.3 LAS ESTRUCTURAS FUNICULARES COMO PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LOS PUENTES COLGANTES 21
Cierta comprensión en las formas estructurales hechas por el hombre son tomados de la observación de muchas de las formas que están en la naturaleza 22 . Una telaraña excede su fuerza en función de su peso, y es probablemente la más eficiente estructura a tensión jamás hecha. Un elemento de la telaraña tiende esencialmente a no doblarse o rigidizarse fuertemente ya que es flexible. Por lo tanto los elementos tienen que estar dispuestos tal, que las cargas aplicadas (la araña y la presa) puedan ser cargadas sólo por tensión. La configuración de la telaraña cambia continuamente a medida que la araña cambia de posición, creando la condición requerida para soportar las cargas aplicadas.
DE ESFUERZOS CUANDO LAS CARGAS QUEDAN
SUSPENDIDAS EN SEPARADOS PUENTOS DE AMARRE
Como elemento básico de los sistemas funiculares, el cable es un elemento estructural flexible, como un alambre de acero o una cadena metálica, que trabaja a tracción, por lo que presenta resistencia a compresión o tensión.
La forma geométrica funicular es la forma que adopta un cable que se deforma libremente en respuesta directa a la magnitud y punto de aplicación de las fuerzas externas. Adapta siempre su forma para estar sometido a la tensión bajo la acción de una carga aplicada.
El polígono funicular es la forma adoptada libremente por un cable en respuesta a la acción de un conjunto de cargas puntuales.
FUERZA Y LA FORMA ESTRUCTURAL DEL CABLE
La curva funicular es la configuración adoptada
libremente ante la acción de un conjunto de cargas puntuales.
21 Sistemas de estructuras, Engel Heinrich, pág. 21
22 Structural engineering, White, Richard y Gergely, Peter. Pág. 87
Catenaria es la forma curva adoptada por un cable uniforme y perfectamente flexible, al ser suspendido libremente de dos puntos que no este en la misma vertical. Si el cable esta sometido a una carga uniformemente repartida en la proyección horizontal, la forma curva que adopta es la parábola.
Por ende, la definición de las estructuras funiculares son las que están configuradas para
CARGAS ASIMETRICAS AISLADAS (FORMA FUNICULAR)
CARGAS SIMETRICAS AISLADAS (POLIGONO FUNICULAR)
soportar una carga determinada exclusivamente mediante fuerzas axiales de tracción. Para cada estado de carga, existe una sola forma funicular. Si cambia la distribución de la carga, aparecen fuerzas de flexión inducidas en la estructura.
(CURVA FUNICULAR)
Carga repartida creciente
3.3.1 Deformaciones críticas del cable colgante y formas de estabilización 23
3.3.1.1. Deformaciones críticas
Teniendo en cuenta su reducido peso propio con respecto a su luz y a su flexibilidad, el cable colgante es muy susceptible a las fuerzas del
viento, a las vibraciones y a las cargas móviles y asimétricas.
PESO PROPIO CABLE
3.3.1.2. Formas de estabilización
a. Incremento del peso propio.
23 Sistemas de estructuras, Engel Heinrich, pág. 21
b. Rigidización 24 mediante la
construcción como arco
invertido (lámina).
c. Tensado con cables
transversales anclados al suelo.
d. Retención para cables
colgantes paralelos.
3.3.2 Dirección de las cargas en un puente colgante como fundamento de dimensionamiento estructural
24 Sistemas de estructuras, Engel Heinrich, pág. 22
Es necesario tomar en cuenta el recorrido de las fuerzas en las partes que forman un puente de este tipo, porque así será el orden del dimensionamiento de cada uno de esos elementos.
Orden de partes a dimensionar según la dirección de las cargas: 25
1. Plataforma o superficie de paso.
2. Vigas transversales y longitudinales
3. Cables secundarios o péndolas
4. Cables principales
3.4 PARTES QUE FORMAN LOS PUENTES COLGANTES 26
25 Estas se explican con más detalle en: 3.4. Partes que forman los puentes colgantes, en la página siguiente.
A continuación se nombrarán las partes más importantes, similares a los que se tratará en el presente manual.
3.4.1 Puente Colgante
Sistema de piso: consta de vigas transversales, vigas longitudinales y superficie de paso.
Péndolas (cables verticales).
Cables principales.
Sistema de rigidez.
3.4.2 Puente Colgante sin rigidez o flexible (hamaca)
26 Consideraciones acerca del uso de puentes colgantes cortos en caminos de acceso, Meza Duarte, Raúl, pág. 7.
Sistema de piso: consta de vigas transversales y superficie de paso.
Barra de barandal.
Cables secundarios.
Por la configuración de los cables en la estructura, a continuación, los puentes se dividen en:
3.6 MATERIALES DE CONSTRUCCION MÁS USADOS EN LA CONSTRUCCION DE PUENTES COLGANTES
Por sus formidables cualidades estructurales que complementan economía y manejabilidad, los materiales
más usados en la construcción de todas las partes de puentes colgantes peatonales son:
Cimentaciones y anclajes:
Para estos elementos, se usan:
Concreto reforzado: Para
zapatas y anclajes para puentes
colgantes con plataforma rígida,
en donde se necesita excelente
resistencia a las acciones que
afectan este complejo sistema
Concreto ciclópeo 1 : (34%
concreto-66% piedras) Para
puentes colgantes suspendidos –
de hamaca-, se perfila como una excelente opción, por su economía, facilidad de construcción y obtención
de materiales, especialmente la piedra. No se debe usar con puentes colgantes con plataforma rígida.
Torres y plataformas de paso:
3.6.2.1. Las torres:
Consideraciones de análisis y diseño estructural de pasos elevados para tuberías de conducción de agua por medio de puentes colgantes., Recancoj Mendoza, Juan, pág. 7.
Estas por lo general, son construidas de acero, ya sea de cualquier perfil, por la facilidad de construcción y montaje, estos van unidas a las elongaciones de las cimentaciones, por medio de pernos, para un mejor anclaje.
3.6.2.2. Plataformas de paso:
Estos constan de las vigas principales, secundarias, -que pueden ser de madera o acero-, y la superficie de paso –por lo general, se usan tablas-. También se puede usar una estructura mixta entre vigas principales de acero y vigas secundarias de madera. Tiene que tenerse especial cuidado con las vigas principales, ya que ahí se instalaran las conexiones para anclarlos a las péndolas, ya que de ahí, serán suspendidos. Para los puentes de hamaca, sólo son necesarias las tablas, ya que es su único sistema de paso además de los cables inferiores.
3.6.3. Cables principales y secundarios:
3.6.3.1. Cables y sus accesorios 2
Fabricados de acero al carbón galvanizado y acero inoxidable según las condiciones de uso, pero las diferencias entre estos dos materiales en sus cualidades estructurales son mínimos. Hay tres grados estructurales de cable según el número de hilos o alambres que lo forman, que son:
Cables de 7x19 3 : Esta cubierta de una película lubricante, los finos alambres
dan buena flexibilidad, haciéndolo ideal para poleas. Cables de 7x7: Tiene funciones similares a la anterior, pero usado en donde
la flexibilidad del anterior no es necesario, su principal defecto es la abrasión con elementos accesorios. Cables de 1x19: Es el cable más fuerte, pero menos flexible. Es el más recomendado y usado para su uso en puentes colgantes.
Desde el punto de vista de la flexibilidad, los cables se clasifican en:
Rígidos, semi-flexibles, flexibles, muy flexibles y extra-flexibles
Recomendaciones y consideraciones para su montaje o instalación Cualidades del cable:
Resistencia suficiente para prevenirse de la máxima carga que puede ser
aplicada. Habilidad para soportar:
1. Dobleces y flexiones repetidas sin que los cables fallen por fatiga.
2 Enciclopedia de la construcción. Merrit, Frederick. Vol. III Pág 460.
3 La nomenclatura AxB: A: El número de grupos de alambres o “racimos” que forman la totalidad del cable y; B: En número de alambres que forman cada grupo (A).
2. Desgaste abrasivo.
3. Distorsión o machacamiento.
Para instalar los cables deben tenerse presentes las siguientes precauciones 4 :
Empezar a desenrollar por el exterior del rollo. Nunca por el interior. Evitar la formación de nudos. Evitar el destorcimiento del cable. Antes de cortar el cable, hacer las ligaduras oportunas para evitar que se deshagan los extremos.
Flexibilidad: Esta depende de:
La relación entre los diámetros de los alambres y de la polea, tambor y portacable. Del tipo de acero empleado.
B. Accesorios empleados para la instalación de cables 5
• Abrazaderas o sujetadores para cables de alambres (también llamados “clips”):
Las abrazaderas o sujetadores de cables, o “clips” llamados comúnmente por los distribuidores de este accesorio, son abrazaderas de suficiente tamaño con genuinas bases de acero forjado. Son fáciles de fijar, seguros y durables. Protegidos de corrosión por un grueso galvanizado en caliente, estos se pueden usar repetidamente.
4 Consideraciones de análisis y diseño estructural de pasos elevados para tuberías de conducción de agua por medio de puentes colgantes., Recancoj Mendoza, Juan, pág. 7.
5 Consideraciones de análisis y diseño estructural de pasos elevados para tuberías de conducción de agua por medio de puentes colgantes. Recancoj M., Juan. Pag. 127.
Hay abrazaderas forjadas en bronce de alta resistencia, estos son usados en donde la corrosión hace impráctico el uso de abrazaderas de acero –como es el caso de la costa sur-, pero son aproximadamente 25% menos fuertes. Ante esta baja de la resistencia, se recomienda una abrazadera más que los anteriores recomendados en cada final de cable.
Los sujetadores tienen que estar conectados al final del cable como es mostrado.
MODO CORRECTO DE INSTALACION
MODO INCORRECTO DE INSTALACION
ESPACIAMIENTO RECOMENDADO: A CADA 0.30 m.
ABRAZADERAS COLOCADAS ARRIBA Y ABAJO CADA UNA
Guardacables:
Los guardacables sirven como elementos de desarrollo entre el cable y el elemento al que se le anclará, especialmente si la forma geométrica es pronunciada, o tiene aristas pronunciadas, de manera que el guardacable proteja y haga pasar bien el cable ante dichos elementos (véase: modo correcto de instalación, en la parte inferior de la pagina anterior).
Estos se dividen por su resistencia en livianos y pesados. Los guardacables livianos son recomendados para el uso de cables de hierro y de acero de arado dúctil 6 , cordones y cables galvanizados para plumas y cables estacionarios. Los guardacables pesados galvanizados, son recomendados para aplicaciones estructurales.
Tensores o torniquetes:
6 Usado en la agricultura y en aplicaciones no estructurales.
Estos elementos sirven para unir elementos que funcionan a tensión, como cables y barras. En el mercado hay una gran variedad de tipos, diferenciados por los elementos que se encuentran en los extremos, los más usados para materia de puentes colgantes son:
1. Tensores o torniquetes con argolla para los extremos.
2. Tensores o torniquetes con ojo para los extremos
3. Tensores con ojo y gancho en los extremos.
3.7 FASES CONSTRUCTIVAS DE LOS PUENTES COLGANTES
3.7.1. Fases constructivas de los puentes colgantes de plataforma rígida
1. Fundición de cimentaciones y anclajes. Estos elementos deben ser construidos de manera tal, que sean precisos y alineados entre sí, para evitar cualquier error en las medidas de construcción, la transmisión de fuerzas laterales a otros elementos, y accesibilidad de inspección y mantenimiento. Con respecto a los cables, estos deben ser conectados por medio de cilindros trabados en el interior de dicha cimentación.
2. Erección de las torres. Cuando son construídas de acero estructural, estas serán instaladas en la prolongación de la cimentación principal. Pueden ser de concreto reforzado. Se debe tener cuidado especial en la colocación de las monturas de los cables principales (que son los elementos que van el la parte superior de esta) quedando bien fijos y perfectamente centradas.
3. Montaje de los cables principales. La instalación de estos cables va desde desenrollarlo desde el carrete, y llevado hacia las torres para su colocación, es recomendable marcar señas en los tramos del cable que serán las longitudes de desarrollo de los tirantes laterales, de la parábola, y los puntos de apoyo en las torres. Para esta fase, es necesaria la instalación de cables auxiliares, con una flecha menor que el cable principal, que servirán para el tendido de los cables principales y posteriormente para el tendido de las péndolas. Este cable auxiliar puede ser de Ø1/2” ya que soportará el paso del cable principal, además de su propio peso.
MALACATE O POLEAS
4. Instalación de los cables secundarios. Sobre los cables auxiliares se instala una cabina, metálica de preferencia, que funciona como plataforma de trabajo para la instalación de las péndolas. Esta plataforma se desliza sobre los cables auxiliares, el movimiento de la cabina se hace mediante malacates o poleas, jalando hacia delante o hacia atrás según se necesite. Las longitudes de las péndolas deben ser cuidadosamente calculadas, tomando en cuenta las conexiones, las de cable principal-péndola y péndola-vigas principales, dejando cierto margen para ajustes finales de montaje.
5. Colocación de las vigas primarias y secundarias. La
colocación de las vigas primarias también se puede hacer
mediante el sistema descrito anteriormente, aunque la instalación
del resto de la plataforma no tiene mayor dificultad.
6. Instalación de cables laterales. La instalación de estos
elementos es similar a la instalación de los cables principales, con la
única diferencia es que el cable termina en las conexiones de las
vigas principales de manera que proteja acciones o cargas
producidas por la presión del viento en dicha estructura.
3.7.2. Fases constructivas de los puentes colgantes flexibles (de hamaca)
anclajes. Estos pueden construirse de concreto reforzado, o concreto ciclópeo. Es necesario cerciorarse del estado del polín 7 , ya que este tiene que estar bien agarrado a las cimentaciones o anclajes y serán sometidos a fuerzas que en caso que este mal fundido, puedan causar fisuras a los anclajes.
2. Montaje de los cables principales.
El montaje de estos cables es más simple que el sistema anterior, lo que hay que cuidar, es el amarre del cable a los polines, dotando de los clips que sean necesarios para darle suficiente agarre al cable.
7 Elemento de metal que va fijado a cualquier cimentación o anclaje, que sirve para el amarre de cables o apoyos.
3. Instalación de rigidizantes en los
cables. La instalación de estos elementos consiste tanto en las tablas inferiores que servirán de soporte a las tablas superiores,
como en la colocación de rigidizantes en los cables principales, especialmente en los laterales, para garantizar seguridad a los usuarios que transiten sobre dicho puente.
4. Colocación de tablas superiores y
de los cables laterales. El procedimiento para la colocación de las tablas superiores, al igual que los cables laterales es simple y semejante al procedimiento equivalente a los puentes colgantes rígidos especificados anteriormente.
3.9 DIMENSIONAMIENTO GEOMÉTRICO DE LOS PUENTES COLGANTES PEATONALES
Con base en el uso peatonal para la costa sur de Guatemala, se detallan los procedimientos de cálculo, consideraciones, criterios y límites en las variables más importantes, para el dimensionamiento estructural de las dos tipologías de puentes más usados:
3.9.1 Puentes colgantes suspendidos de plataforma.
3.9.2. Puentes colgantes de hamaca.
3.9.1 Puentes suspendidos de plataforma:
3.9.1.1. Geometría del cable principal y de la torre:
La geometría del cable principal en este tipo de puentes funciona de la siguiente manera 1 :
1 Consideraciones de análisis y diseño estructural de pasos elevados para tuberías de conducción de agua por medio de puentes colgantes. Recancoj Mendoza, Juan Bruno. Pág. 38.
De estas fórmulas se siguen los criterios siguientes:
Altura de la Torre (T):
Flecha del cable (f):
L En donde: L = Largo de la plataforma.
f = T − 1
En donde: T = Altura de la torre.
Nota: La constante 1, es decir 1.00 m., es la distancia recomendada del espacio de péndola en varios puentes colgantes, visto como es el caso del puente Orellana, de El Rancho, Guastatoya.
Ø = β
Ángulos de llegada (Ø y β)
Nota: En estas variables, es necesario que Ø y β tengan igual ángulo, como se muestra en las gráficas 3.2a y 3.2b, ya que de no ser así, las fuerzas no se anulan, y habrían fuerzas resultantes que inciden negativamente en la estructura. Ya teniendo Ø1, ya se pueden calcular L1, que es la distancia horizontal entre la torre y el punto donde el cable llega al nivel de piso.
3.9.1.2. Dimensionamiento de puentes colgantes suspendidos de plataforma:
A continuación se muestra una tabla de dimensionamiento según las variables deseadas:
Tabla de dimensionamiento de puentes colgantes suspendidos de plataforma rígida
Luces laterales (L1)
Flecha del cable
Anclaje principal
Diámetro en pulg.
Area en mts2
A en mts.
B en mts.
Peralte en mts.
Vol. en m3
A y B en mts.
1 Ø 7/8"
11.52 4.80
12.47 2.04
12.41 4.98
13.42 2.12
13.29 5.16
14.38 2.19
14.18 5.33
15.34 2.26
15.07 5.49
16.30 2.33
2.82 5.65
3.12 6.24
3.19 6.39
3.26 6.52
3.33 6.66
3.39 6.79
3.46 6.92
3.52 7.05
3.58 7.17
3.65 7.29
3.71 7.41
3.77 7.53
3.82 7.65
3.88 7.76
3.94 7.88
4.05 8.10
4.10 8.21
4.21 8.42
4.26 8.53
4.31 8.63
4.37 8.73
4.42 8.83
4.47 8.93
4.52 9.03
4.56 9.13
Tabla de dimensionamiento de pendolas y vigas primarias en puentes colgantes suspendidos de plataforma rígida
Péndolas o cables secundarios
Distancia entre vigas primarias en pies Diámetro del cable
Premisas de cálculo y diseño: Para el dimensionamiento con las tablas anteriormente dadas, se siguen estas consideraciones:
Ancho del caminamiento: 1.85 m.
Capacidad carga del suelo no menor de 4 ton/m²
Profundidad de la zapata desde el nivel de piso: Peralte de la zapata + 2.00 m.
Ancho del anclaje (perpendicular a la longitudinal del puente): 3.00 m.
Profundidad del anclaje principal desde el nivel de piso: Peralte de anclaje + 1.00 m.
3.9.2.1. Geometría del cable 2
En este caso, el cable asume la carga directamente aplicada a esta, por lo que no tiene mucha complejidad estructural.
= 0 .025 × L
En donde: L = Longitud horizontal del puente.
2 Consideraciones acerca del uso de puentes colgantes cortos en caminos de acceso. Meza Duarte, Raúl. Pág. 8.
3.9.2.2. Dimensionamiento de puentes de hamaca: Las tablas de dimensionamiento de este tipo de puente se toman en base a los planos de puentes de hamaca tipo, que la Dirección General de Caminos emite para proyectos de este tipo. 3
Tabla de dimensionamiento de puentes colgantes de hamaca
Ancho de caminamiento
Cantidad y diámetro
del cable en pulg.
Alto en mts
Ancho (L/12) en mts
2 Ø 1"
0.94 26
0.94 35
4 Ø 1"
0.94 41
2 Ø 1 1/2"
1.40 3.42
0.94 50
5 Ø 1"
1.40 4.17
3 Planos de Puente colgante tipo. Departamento de Puentes. Dirección General de Caminos.
0.94 67
1.84 1.40
0.94 83
112 Ø 1 1/2"
148 Ø 1 1/2"
1.80 14
1.80 28
F I C H A S C A S O S
T É C N I C A S A N Á L O G O S
Un 50% de los puentes de hamaca; 4 puentes se encuentran bien dimensionados, y en buenas condiciones de uso; de esos 4, 3 puentes cumplen al pie de la letra las disposiciones técnicas de la Dirección General de Caminos. El 50% restante de los puentes están mal dimensionados, especialmente en la sección total del cable principal, y de estos; 2 puentes (el 25%) están en muy malas condiciones, ya sea por deterioro o vejez de los cables principales, o de las tablas de paso, por lo que representan un riesgo para los usuarios. El único caso documentado de puente colgante peatonal (de Copan, Honduras) se encuentra mal dimensionado en sus cables principales, faltando un 50% de su sección total, y las luces laterales también están mal en su longitud, ya que por las diferencias de los ángulos de entrada y de salida del cable en la parte superior de la torre, pudieron haber ocasionado que esta se torciera (ver fotografía del puente del lado norte). El cable, como importante material constructivo en este tipo de puentes, merece resaltar su nobleza, ya que en condiciones de suspensión, como en lo puentes colgantes, cuando no es usado, conserva su catenaria, como resultado de su peso propio. Cuando este es sometido a cargas en su uso, el cable reacciona a estos y se ajusta muy bien a las condiciones de dichas cargas. En el momento de retirar dichas cargas, el cable recobra su estado original volviendo a su forma funicular normal (catenaria). Esto hace del cable, un material muy versátil y fundamental en este tipo de aplicaciones. • El paso elevado por medio de puente colgante peatonal es la más conveniente solución de puentes para salvar ríos y corrientes de agua.
Se recomienda el análisis profundo de los datos económicos, geográficos y técnicos del proyecto, para acertar en la respuesta
sobre la tipología de puente colgante peatonal a usar. Los puentes colgantes peatonales, contando con todos sus elementos indispensables, son una excelente opción de empleo, por
su construcción rápida, simple y segura. El mantenimiento de estas obras será de mucha importancia para que los elementos empleados conserven sus características y propiedades para los que fueron diseñadas, en especial, los cables de acero galvanizado.
EJEMPLO DE DIMENSIONAMIENTO DE PUENTE COLGANTE
Objetivos del ejemplo de cálculo: Documentar el procedimiento de dimensionamiento para cada elemento estructural de un puente colgante de plataforma rígida paso por paso, con las fórmulas necesarias para dicha función. Las variables iniciales de cálculo, serán iguales a los datos del puente sobre el río Copán (véase Fichas técnicas de casos análogos).
Se tiene la necesidad de construir un puente colgante de plataforma rígida en una comunidad del sur occidente del país, por la poca diferencia de niveles de los apoyos y el río que para a un lado de dicha comunidad. Se han recolectado ciertos datos, la distancia entre apoyos es de d=46.50 metros.
A. GEOMETRÍA.
A.1 Flecha (f)
d ⇒ f = 4.65m
A.2 Altura de las torres
ht = f + 1.00 ⇒ 4.65m + 1.00 m = 5.65mts
A.3 Luces laterales (L1)
4.65 m ⎞
4 × ⎛ ⎜ f ⎞ ⎟
4 × ⎜ ⎛
, ángulo de entrada del cable a la torre:
tan θ = 4 × n ⇒ 4 × 0.1 ⇒ θ = 22 o
B. PÉNDOLAS.
Debido a que cada par de péndolas (una en cada lado) cargarán una porción de área de la plataforma (área tributaria), y estas están en las vigas principales, la modulación propuesta de vigas principales (transversal) es a cada 4.60 m., por un ancho de 1.85 m.
Carga viva (Cv):
La carga viva por unidad de área para puentes
peatonales es de
415.00 kg 1
Carga muerta (Cm):
1 Standard specifications for Highway Bridges. AASHTO. American Association of state highway and transportation officials. Pág.36
Peso de las vigas principales:
(Se propone vigas perfil I tipo W8x24 2 ):
Peso de las vigas secundarias:
(Se propone vigas perfil I tipo W8x21):
Peso de los tablones de madera:
× (1.85
.) = 66.60
× ( 4.60
.) × (3
) = 430.56
(Se propone tablones de cedro de 12” ancho x 3” de grosor, caben 16 tablas en 4.60m):
Densidad del cedro=
783.56 kg = Cm
Integración de cargas (Ic):
Ic = (1.7 × Cv ) + (1.4 × Cm) ⇒ (1.7 × 3531.65kg ) + (1.4 × 783.56 kg ) ⇒ Ic = 7100.00 kg
El valor Ic, es el total de lo que carga, pero como está cargado por dos cables (1 en cada extremo):
= 3550.00 kg
Con este resultado, es necesario el empleo de 1 cable de Ø3/8 pulgadas.
C. CABLE PRINCIPAL.
Debido a que el cable principal carga todos los tramos de la plataforma, es necesario integrar esa cantidad para el cálculo total.
2 Código que corresponde a la medida de la sección de viga, por ejemplo, W8x24, quiere decir, 8 pulgadas de ancho por 24 pulgadas de peralte o alto. Steel Construction Manual, American Institute of Steel Construction.
≈ módulos 10 mod× 7100.00 kg
= 71000.00 kg
Carga distribuida en la plataforma:
71000.00 kg
≈ 1527.00
Tensión máxima del cable (Tm):
Ct × L
( 0.10) )
El valor Tm, es el total de lo que carga, pero como está cargado por dos juegos de cables (1 en cada extremo):
95594.00 kg
47797.00
Con este resultado, es necesario el empleo de 2 cables de Ø7/8 pulgadas.
D. TORRES 3 .
Se proponen torres de estructura de acero, cada columna consiste en 4 tubos proceso Ø 4” longitudinales, y refuerzo diagonal de tubo proceso de Ø 3”, según AISC para ambos elementos. Cada columna tiene 0.50m x 0.50m, y cada par de torres se encuentra unido por elementos rigidizantes de 4 tubos proceso Ø 4” diagonales en la parte superior de la estructura de las torres.
Cálculo por cada columna:
47797.00 kg

References: Artículo 40
 Artículo 777
 Artículo 8

Artículo 16

Artículo 5

Artículo 19

Artículo 22
 Artículo 23