Partes de un puente: Cimentación, subestructura y superestructura
¿Cuáles son las partes de un puente?
Los puentes mejoran la organización del territorio, facilitan la circulación de las personas, vehículos y otros medios de transporte, como los ferrocarriles y satisfacen nuestras necesidades de movilidad. En definitiva, contribuyen a mejorar la calidad de vida de las personas, la comunicación y el desarrollo económico.
Mediante este artículo analizaremos las partes que componen un puente que son la cimentación, la subestructura y la superestructura.
Los cimientos forman la base transmitiendo al suelo todas las cargas del puente y están formados por pilotes y zapatas o cajones de cimentación; mientras que la subestructura incluye las pilas, pilonos y estribos que soportan la superestructura compuesta por el tablero y la estructura portante.
1-Cimentación. 2- Subestructura. 3- Superestructura.
Cimentación del puente
Los cimientos, habitualmente soterrados, conforman la base de un puente ya que son los elementos encargados de soportar las cargas que llegan a través de la subestructura y transferirlas al terreno que al final es quien absorbe todos los esfuerzos de peso propio y sobrecargas de todo tipo a las que se ve sometido.
Es una pieza clave para la resistencia, la estabilidad y la durabilidad del puente.
Zapatas
Las zapatas son elementos de cimentación superficial que transmiten directamente al suelo los esfuerzos que llegan a través de la subestructura apoyándola y/o anclándola al terreno sobre el que se encuentra.
Suelen ser de hormigón armado y habitualmente de forma cuadrada o rectangular.
Es habitual su uso en terrenos duros de roca o materiales consolidados con buena capacidad portante.
Se calculan y dimensionan para no superar la tensión admisible por el terreno, y en el caso en que éste no sea competente se opta por la técnica de pilotes.
1-Zapatas cuadradas. 2- Zapatas rectangulares. 3- Zapatas corridas.
Pilotes
Los pilotes son elementos de cimentación profunda y logran que el peso y las sobrecargas del puente se transmitan y se distribuyan a los estratos inferiores del suelo hasta llegar a la roca, además de conseguir que las tensiones se reduzcan hasta límites admisibles.
El tipo de suelo, la estabilidad que este ofrece y la carga a transferir, determinan el material, el tamaño y la forma del pilote. Los pilotes suelen ser de hormigón armado o de acero y pueden ser prefabricados o ejecutados in situ. Su forma puede ser cuadrada, circular, octogonal, triangular y compuesto por perfiles o tubos.
En cuanto a su configuración, lo habitual es que una vez ejecutadas, sean descabezadas y se ejecute el encepado que las una y empotre para que finalmente sirvan de punto de arranque de las pilas. En otras ocasiones, mediante la técnica “pila-pilote”, pueden sobresalir del terreno y acabar en el dintel o viga cargadero que soporta el tablero.
1-Cimentación pilotada clásica. 2- Cimentación con pilotes inclinados.
Subestructura del puente
La subestructura es la parte intermedia de un puente y su cometido consiste en soportar la carga de la superestructura y transmitirla a la cimentación, fundamentalmente mediante los estribos y las pilas.
Estribos
Los estribos son los elementos estructurales de retención del suelo que soportan la carga vertical de la superestructura del puente en sus dos extremos. Completados por otras estructuras denominadas aletas, que pueden estar integradas o separadas del estribo, su función consiste en colaborar junto a las pilas en la sustentación del tablero, además de servir como muros de contención unidos a un talud tanto al inicio como al final del puente. Están construidos con hormigón armado y son capaces de soportar altos niveles de fuerza horizontal.
1-Aleta. 2- Losa de aproximación. 3- Muro frontal. 4- Fundación poco profunda. 5- Apoyo. 6- Superestructura 7- talud
Pilas
Son los apoyos de la superestructura que se encuentran entre los dos estribos. Al igual que los estribos, las pilas son elementos de apoyo que conducen los esfuerzos de la superestructura hacia los cimientos o fundaciones. Están diseñadas para resistir todas las fuerzas verticales, horizontales y transversales que actúan sobre el puente. Habitualmente son de hormigón o de camisa de acero macizada con hormigón, de una sección transversal constante o variable dependiendo de su altura, o de sección maciza o hueca, atendiendo a criterios económicos, estructurales y estéticos.
La forma de las pilas también puede variar dependiendo de la altura y resistencia requerida. Cuando la altura es reducida suelen ser de sección constante, mientras que cuando la altura es mayor, su sección será variable y decreciente en altura y, además, su sección será hueca para optimizar la cantidad de hormigón y armadura, así como para reducir el peso sobre la cimentación. Si las pilas están sumergidas en ríos o en el mar, se les da una forma redondeada o de tajamar en sus dos extremos para reducir los efectos de la corriente. En estos casos se suele recurrir a las pilas de tipo pared.
En cuanto a las pilas de tipo columna ofrecen una estética mucho más liviana y una mayor visibilidad bajo el puente. Sus formas también pueden ser múltiples:
Pilón o pilono
Los pilonos o torres forman parte de la subestructura de los puentes atirantados, en voladizo, extradosados y colgantes. Sobrepasan verticalmente el tablero del puente en forma de torres que sirven para la sujeción y el anclaje tanto de tirantes como de cables de acero.
1-Puente voladizo. 2- Puente atirantado. 3- Puente colgado
Superestructura del puente
La superestructura está formada por el tablero y otros elementos estructurales.
Se trata de la parte del puente que recibe directamente, entre otras, las sobrecargas de circulación de vehículos y peatones, que transmite a las pilas y estribos (subestructura) a través de los apoyos.
Dependiendo de la tipología del puente el tablero interactuará directamente con las péndolas, cables, tirantes, bóvedas o arcos que conforman la estructura portante del puente.
Estructura portante
Se trata del componente estructural que soporta al tablero y transmite las cargas procedentes del tablero a los estribos y pilas.
La estructura portante variará dependiendo del tipo de puente. Así por ejemplo, en el caso del puente atirantado, el extradosado o el colgante los elementos que junto a los pilonos o las torres forman parte de la estructura portante son los tirantes o cables de acero.
En el caso del puente en arco, el arco es el principal componente estructural que puede situarse encima o debajo del tablero. En el caso de que el tablero cuelgue del arco, es decir, que el arco se sitúe encima del tablero, la estructura portante cuenta también con péndolas y conectores que unen el arco con el tablero.
En el caso del puente de viga, el puente consta de una viga longitudinal que cubre los distintos vanos, multi-apoyada en pilas y estribos.
1-Puente de armadura. 2- Puente en arco sobre tablero 3- Puente en arco bajo tablero 4- Puente de vigas 5-Puente voladizo. 6- Puente atirantado. 7- Puente colgado
Tablero
La losa o el tablero de un puente puede ser de hormigón o de acero, o de una combinación de ambos en el caso de los puentes mixtos.
En el caso del puente de vigas “doble T” o vigas artesas prefabricadas, el puente está formado por éstas y una losa de compresión de hormigón.
En el caso de puentes de hormigón in situ, los más simples están formados por una losa maciza de hormigón. Cuando su canto aumenta se introducen pequeños aligeramientos circulares longitudinales para optimizar la estructura. Estos aligeramientos van creciendo a medida que el canto del puente aumenta hasta transformarse en una sección cajón de altura reducida que se convierte en un puente de sección cajón de canto variable cuando pasa a ser de mayor tamaño.
1-Vigas de hormigón. 2- Vigas metálicas. 3- Losa aligerada con voladizos. 4- Losa aligerada sin voladizos. 5- Losa nervada. 6- Cajón de hormigón. 7- Cajón mixto.
Finalmente tenemos los grandes tableros compuestos por un núcleo de hormigón o acero ejecutado o instalado en primera fase y unos jabalcones o puntales laterales que soportan las alas que se extienden a cada lado del tablero.
1-Ala tablero. 2- Jabalcón. 3- Núcleo tablero. 4- Apoyos. 5- Pila.
Vigas
En el caso de los puentes de tipo viga, las vigas sostienen el tablero y se sitúan sobre los estribos y las pilas a lo largo de todo el puente para soportar toda su carga. Pueden ser de hormigón, acero o placas armadas. Su función consiste en transmitir a las pilas y estribos, las cargas que provienen de la losa.
Losa
La losa sostiene la superficie de rodadura y recibe también las cargas de los vehículos. Se encarga de distribuir estos esfuerzos a las vigas de manera transversal. A su vez, une y empotra las cabezas de las vigas y las arriostra en el plano horizontal.
Diafragmas
A fin de evitar el movimiento de las vigas se les ajustan unas vigas de manera perpendicular o transversal al puente llamadas diafragmas. Los diafragmas hacen posible la resistencia a las deformaciones transversales del puente, incrementan la distribución de las cargas a todas las vigas y ofrecen una estructura más estable a la construcción. Estos elementos suelen ser del mismo material que el de las vigas.
Superficie de rodadura o calzada
Situada sobre la losa del tablero, la superficie de rodadura está expuesta de manera directa a la acción de los neumáticos de los vehículos y hace posible una circulación cómoda y segura. Debe contar con la uniformidad y la rugosidad necesarias para cumplir las condiciones de seguridad vial.
En el caso de los puentes ferroviarios, son las vías férreas o líneas de ferrocarril las que irán sobre el tablero bien sobre balasto o bien directamente sobre la vía en placa.
Impermeabilización y drenaje
Son los elementos destinados a impedir que el agua penetre en la estructura del tablero y a su vez, recoger y evacuar el agua de la plataforma evitando que escurra por el tablero o se acumule en las coronaciones de pilas y estribos.
Es fundamental desde el punto de vista de durabilidad del puente.
Las juntas de calzada o de dilatación
Estos elementos salvan las discontinuidades que existen entre tablero y estribos o entre distintos tableros de la estructura si se disponen de juntas intermedias.
1-Discontinuidad. 2- Tablero. 3- Estribo.
Absorben los movimientos relativos que se producen entre las diferentes partes discontinuas del puente provocados por las dilataciones y contracciones por efecto de la temperatura, efectos sísmicos, asentamientos, o giros por flexión, entre otros.
Deben de ser estancas y no mermar significativamente la calidad de la rodadura ni ser origen de excesivos ruidos.
1-Junta de betún modificado. 2- Perfil de caucho. 3- Perfiles de caucho armado. 4- Banda de caucho plegado.
Dispositivos de apoyo
Los dispositivos de apoyo son elementos mediante los que el tablero transmite las acciones que le solicitan a las pilas y estribos. La vinculación que los apoyos establecen entre tablero y subestructura debe permitir los movimientos relativos de giro y/o desplazamiento en la dirección longitudinal y/o transversal.
El más común es el apoyo de neopreno zunchado, y para puentes de gran longitud, reacciones muy elevadas, y/o pilas muy rígidas se usan apoyos deslizantes y tipo “pot”.
Antiguamente en estructuras metálicas se usaban apoyos de acero, de balancín o de rodillos metálicos.
Losa de aproximación
Como la deformabilidad de los terraplenes de acceso es mucho mayor que la de los estribos, tiende a formarse un escalón brusco entre las tierras y el muro del estribo.
Para minimizar este efecto y conseguir una transición gradual entre el tablero y la carretera, se construye esta losa en el trasdós del estribo ofreciendo una conducción más confortable y segura para los vehículos y ferrocarriles.
Pretiles o barreras de seguridad
Los pretiles son elementos estructurales situados longitudinalmente a los bordes del tablero que actúan como barrera de contención para la seguridad vial de los vehículos que circulan por el puente.
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