Ingeniería de puentes

Tomo I: Reseña histórica, tipología, diagnóstico y recuperación. Tomo II: Colapso, inspección especial, socavación, vulnerabilidad sísmica y capacidad de carga

Edgar E, Muñoz D.

• Editorial: Pontificia Universidad Javeriana
• Año: 2011
• ISBN del libro electrónico:
  9789587168365
• Categoría: Tecnología e ingeniería
• Categoría: Ingeniería civil

Los puentes son obras esenciales en la infraestructura vial destinadas a salvar obstáculos naturales –ríos, valles, lagos, cañones o brazos de mar– y artificiales –vías férreas y carreteras– para así unir caminos de viajeros y hacer posible el transporte de animales y mercancías. Algunas de estas estructuras son antiguas, y pueden presentar deterioros que afecten su operación. Por ello, es importante indagar y profundizar sobre su estado y comportamiento estructural.

Muñoz D., Edgar E.

Ingeniería de puentes /Edgar E. Muñoz D. - 1a ed. - Bogotá: Editorial Pontificia Universidad Javeriana, 2012. - (2 tomos).

680 pp.: 21,5 X 28

Incluye referencias bibliográficas.

ISBN:978-958-716-399-5

1. Ingeniería civil. 2. Puentes. 3. Ingeniería en Colombia. I. Pontificia Universidad Javeriana. Colección Libros de Investigación, Vicerrectoría Académica.

CDD 131.34 ed. 15 150.195 ed. 22

Catalogación en la publicación - Pontificia Universidad Javeriana. Biblioteca Alfonso Borrero Cabal, S.J.

ech. agosto 12/2011

Prohibida la reproducción total o parcial de este material, sin la autorización por escrito de la Pontificia Universidad Javeriana.

1. COLAPSOS DE PUENTES

Desde la épocas más remotas los pueblos han sentido la satisfacción de superar, mediante el uso de puentes, pequeños y grandes obstáculos en la comunicación con otros, pero también la desilusión y preocupación de su posterior deterioro y, en algunos casos, de su derrumbamiento. Esto ha generado pérdidas económicas, y lo que es más grave, en ocasiones, pérdidas humanas, por lo cual se ha creado la necesidad de su conservación y su constante revisión de estabilidad, tal como se ve reflejado en el contexto de este libro. Por lo anterior, se presentan a continuación casos de colapsos de puentes a nivel internacional, y a nivel nacional el estudio de casos y sus causas.

1.1. Internacionales

A nivel internacional han colapsado diversos puentes. García [1] menciona en uno de sus artículos una investigación realizada por Smith [2], quien presentó los resultados de un estudio de 143 fallas ocurridas en diferentes partes del mundo entre 1847 y 1975, sobre lo cual comenta:

Smith subdivide las fallas en 9 categorías, de las cuales emerge como las más frecuentes la de inundaciones y socavación por la acción de corrientes de agua. El alto número se debe entre otras razones a que un mismo río en una creciente puede socavar las fundaciones de una serie de puentes que se encuentren en su curso. Se encuentra además que son puentes menores los que sufren por este concepto: de los casos estudiados un puente de 124 metros colapsó cuando una de sus pilas fue arrastrada por la corriente.

En la tabla siguiente se presentan las fallas estudiadas y los resultados de su evaluación estadística.

Tabla 1-1

Investigación sobre fallas de puentes en diferentes partes del mundo entre 1847 y 1975 realizada por D. W. Smith (1977). Fuente: tomada de la referencia [2].

García [1] también hace una descripción detallada y muy juiciosa de las causas principales del colapso de los puentes, basándose en su experiencia y en los resultados de la investigación realizada por Smith [2], entre las que destaca:

• En relación con la destrucción por impacto comenta:

Se refiere al caso de impacto de barcos de diversos tipos, entre ellos barcazas y remolcadores, peligro que se ve aumentado al crecer el número de barcos grandes y el número de canales o corrientes navegables atravesados por puentes de varias luces (y por lo tanto con mayor número de apoyos en el lecho). Parece ser que los apoyos sobre pilotes que sobresalen por encima del nivel de agua son los más vulnerables por colapso catastrófico, acompañado de pérdida de vidas humanas, interrupción del tránsito y la necesidad de medidas de reparación costosa.

• En relación con fallas de formaletas expone:

Se han reportado fallas de formaleta demasiado esbeltas o sin soporte (o restricción) lateral adecuado, sin importar que los elementos mismos que forman el apoyo tengan la resistencia suficiente. Entre las causas de falla se cuentan las siguientes: falta de arriostramiento, el apoyos de vigas sobre otros elementos muy escaso, de longitud muy reducida, de manera que ante solicitación lateral aun pequeña se sale de su sitio el elemento sometido a carga; la aplicación de cargas de compresión excéntricas; el subdiseño de los elementos de la formaleta a esfuerzo cortante; el uso de elementos de diferente rigidez, como la inclusión de tablas de madera en una estructura metálica; la excentricidad de la carga aplicada.

• En relación con corrosión y fatiga explica:

La fatiga puede ser definida como el aumento gradual de la extensión de una grieta bajo esfuerzo repetido. Si además se presenta la corrosión en el extremo de la grieta, su propagación es más rápida, se llega el momento en que la sección remanente de material no agrietado es demasiado pequeño para resistir la carga aplicada sobreviene la falla. Quizás el caso más famoso por este concepto es la falla del puente de Point Pleasant sobre el río Ohio en los Estados Unidos. El 15 de diciembre de 1967 cayó al río el puente, causando la muerte de 46 personas. Tenía una luz central de 213 metros y dos laterales de 116 metros. Los expertos del National Bureau of Standards encontraron que la corrosión en el extremo de una de las barras de suspensión llevó al desarrollo de grietas. En un periodo de pocos años una de estas grietas alcanzó una profundidad de 3 mm. En este punto el metal, que era de un tipo de baja resistencia a la fractura, una vez que se establecía una incisión, falló catastróficamente y el puente se derrumbó (véase tabla 1-3).

Adicionalmente, existen otros estudios sobre las causas y consecuencias del colapso de los puentes, sus implicaciones y las recomendaciones para evitarlo partiendo del análisis de las amenazas y la reducción del riesgo. Entre los estudios que se consultaron se encuentran: West Virginia Historical Society Quarterly , Akesson [4], Khan [5], Briaud [6], Brauer [7], Petroski [8], Melville et ál. [9], Wikipedia [10], Kawashima et ál. [11], Minnesota Department of Transportation [12], Holt y Hartmann [13] y Wittfotht [14].

Al analizar estas referencias, se encontró que algunos puentes sufrieron derrumbamiento parcial o total. Sus principales causas se determinaron con base en el estudio de una muestra estadística, cuyo resultado se muestra a continuación.

Figura 1-1

estadísticas aproximadas de las causas del colapso de algunos puentes en el mundo. Fuente: propia, basada en el estudio de las referencias [4] a [14]...

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