Transcript
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
CONTENIDO Pág.
INTRODUCCIÓN ................................................................................................ 12 1.
DEFINICIÓN, COMPONENTES Y TIPOLOGÍA DE PUENTES ...... 14
1.1. CLASIFICACIÓN DE SUPERESTRUCTURA POR DISTRIBUCIÓN TRANSVERSAL ................................................................................................. 17 1.2. CLASIFICACIÓN DE SUPERESTRUCTURA POR DISTRIBUCIÓN LONGITUDINAL ................................................................................................. 26 1.3. SUPERFICIE DE RODADURA .............................................................. 30 1.4. TIPOS DE JUNTAS DE DILATACIÓN ................................................ 31 1.5. TIPOS DE APOYOS ................................................................................ 33 1.6. TIPOS DE BARANDAS .......................................................................... 35 1.7. TIPOS DE ESTRIBOS ............................................................................. 36 1.8. TIPOS DE PILAS...................................................................................... 37 2.
MATRIZ DE DIAGNÓSTICO .................................................................. 41
3.
DIAGNÓSTICO DEL ESTADO DEL PUENTE ................................... 47
3.1. SUPERFICIE DE RODADURA .............................................................. 48 3.2. JUNTAS DE DILATACIÓN .................................................................... 48 3.3 ANDENES Y BORDILLOS
54
3.4 BARANDAS
56
3.5 CONOS Y TALUDES
58
3.6 ALETAS
60
3.7 ESTRIBOS
64
3.8 PILAS
70
3.9 APOYOS
76
3.10 LOSA
82
3.11 VIGAS
86
3.12 ELEMENTOS DE ARCO
93
3.13 CABLES, PENDOLONES, TIRANTES Y MACIZOS
96
3.14 ELEMENTOS DE ARMADURAS
98
3.15 CAUCE
4.
102
ACTIVIDADES DE MANTENIMIENTO ..............................................106 Pág. 1
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
4.1. RUTINARIO .............................................................................................106 4.1
PERIÓDICO
136
5.
CONSOLIDACIÓN DE SIGLAS – CÓDIGOS...................................169
5.1
CÓDIGOS GENERALES
169
5.2
CÓDIGOS DIAGNOSTICO–MANTENIMIENTO–FORMATOS DE CAMPO
169
6.
GLOSARIO ..............................................................................................171
7.
REFERENCIAS.......................................................................................177
8.
ANEXOS ...................................................................................................179
8.1
ESTADÍSTICA DE LOS PUENTES DE LA RED VIAL NACIONAL
179
Pág. 2
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Componentes básicos de un puente de dos (2) luces
14
Figura 2. Componentes de los puentes en su superestructura e infraestructura, en un puente de viga y losa en concreto reforzado.
15
Figura 3. Componentes de un puente de armadura (Puente Cajamarca – Carretera Ibagué - Armenia)
15
Figura 4. Localización de la losa de acceso.
16
Figura 5. Tipología de la superestructura de los puentes
16
Figura 6. Puente de losa en forma cajón y enviajada
18
Figura 7. Puente de losa continua
18
Figura 8. Tipos de losa
18
Figura 9. Superestructura de viga y losa en concreto preesforzado.
19
Figura 10. Superestructura de viga y losa en concreto reforzado.
19
Figura 11. Superestructura de viga y losa de sección mixta acero y concreto.
19
Figura 12. Tipología de sistema de entrepiso vigas y losa.
19
Figura 13 Tipología de vigas cajón.
20
Figura 14. Puente viga cajón en acero curva con losa en concreto reforzado (Puente Cra.5 con calle 26 – Bogotá).
20
Figura 15. Esquema de armadura de paso superior.
21
Figura 16. Puente de armadura de paso superior. Cajamarca en la vía Ibagué – Armenia
21
Figura 17. Puente de armadura de paso superior
21
Figura 18. Esquema de armaduras de paso inferior
22
Figura 19 . Esquema y foto de puente de armadura de paso inferior (Puente Puerto Salgar)
22
Figura 20 Esquema de armadura de paso superior.
23
Figura 21. Puente de armadura de paso intermedio
23
Figura 22. Puente peatonal en arco superior de la calle 26 vía al aeropuerto (Bogotá).
24
Figura 23. Esquema de arco superior.
24
Figura 24. Puente en arco superior Saldaña en el Departamento del Tolima..
24 Pág. 3
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO) Figura 25. Esquema del arco inferior abierto .
25
Figura 26. Puente de arco inferior abierto
25
Figura 27. Esquema de arco inferior cerrado
25
Figura 28. Puente de arco inferior cerrado Puente El Común
25
Figura 29. Puente provisional tipo Bailey
26
Figura 30. Puente provisional tipo Bayley
26
Figura 31. Puente simplemente apoyado de una sola luz
27
Figura 32. Puente continuo con sección constante compuesto por losa de concreto y vigas armadas de acero.
27
Figura 33. Puente continúo con sección variable compuesto por losa de concreto y armaduras de paso superior.
27
Figura 34. Construcción de vigas tipo Gerber.
28
Figura 35. Tipo de puente viga Gerber.
28
Figura 36.Puente en acero con pie de amigos. (Carretera Bogotá – Tunja)
28
Figura 37. Puente en voladizo sucesivos.
29
Figura 38. Puente colgante – Luis Ignacio Andrade – Carretera Bogotá – Honda.
29
Figura 39. Puente atirantado Cesar Gaviria Trujillo (Pereira - Risaralda)
30
Figura 40. Ejemplo de puente con superficie de rodadura en asfalto.
30
Figura 41.Ejemplo de puente con superficie de rodadura en acero.
30
Figura 42. Ejemplo de puente con superficie de rodadura en concreto.
31
Figura 43.Ejemplo de puente con superficie de rodadura en afirmado.
31
Figura 44. Junta de ángulos con neopreno.
32
Figura 45. Junta dentada.
32
Figura 46. Junta de ángulos de acero
32
Figura 47. Junta donde no hay dispositivo
32
Figura 48. Tipos de juntas de dilatación. Nota: Los códigos numéricos en estos esquemas son los que se incluyen en la base de datos del inventario.
33
Figura 49. Tipo de apoyos en los puentes.
34
Figura 50. Apoyo con rodillos en estribo. Puente Orito – Putumayo
35 Pág. 4
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO) Figura 51. Apoyo con rodillos en puente Orito - Putumayo.
35
Figura 52. Ejemplo de Junta de construcción.
35
Figura 53. Ejemplo de apoyo fijo de acero, en torre del puente Cajamarca.
35
Figura 54. Baranda de pasamanos y elementos verticales de acero.
36
Figura 55. Baranda de pasamanos y elementos verticales de concreto.
36
Figura 56. Partes básicas de un estribo con cimentación superficial
36
Figura 57. Esquema de estribos con aletas integradas. Fuente.
37
Figura 58. Estribo con aleta integrada.
37
Figura 59. Esquema con estribo con aleta independiente.
37
Figura 60. Ejemplo de puente con estribo con aletas independientes
37
Figura 61. Esquema con estribo enterrado.
37
Figura 62. Estribo enterrado.
37
Figura 63. Esquema de pila sólida.
38
Figura 64. Pila sólida.
38
Figura 65. Esquema de columna sola. Fuente:
38
Figura 66. Puente con columna sola( Puente calle 26 con carrera 5 – Bogotá)
38
Figura 67. Esquema de pila de columna con cabezal.
38
Figura 68. Esquema de pila con dos (2) o mas columnas sin cabezal.
38
Figura 69.Esquema de pilas con dos(2) o más columnas sin cabezal
39
Figura 70. Pila con dos (2) o mas columnas con cabezales separadas. . Fuente: Módulo de inventario de SIPUCOL.
39
Figura 71. Esquema de pila con dos (2) o mas columnas. Con cabezal común.
39
Figura 72. Foto de pila con dos (2) o mas columnas con cabezal común.
39
Figura 73. Dos (2) o mas columnas con cabezal común y diafragma (o vigas horizontales).
39
Figura 74. Columnas con cabezal.
39
Figura 75 Pilotes con cabezal.
40
Figura 76. Pilotes con cabezal y diafragma (o vigas horizontales).
40
Pág. 5
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO) Figura 77. Desnivel y deterioro en juntas. Puente de los Ángeles (Huila) – Falta mantenimiento. Calificación del nivel de severidad: 1
49
Figura 78. Junta sin sello y con tierra que obstruye su adecuado funcionamiento - falta de mantenimiento. Calificación del nivel de severidad: 2
49
Figura 79. Desnivel entre el acceso y el puente producto de asentamiento. Calificación del nivel de severidad: 4
52
Figura 80. Deterioro de junta cubierta de mezcla asfáltica por su inadecuado diseño. Calificación del nivel de severidad: 3
52
Figura 81. Falla unión soldada en junta de acero. Soldaduras intermitentes - Puente Caquetá. Calificación del nivel de severidad: 4
52
Figura 82. Falla unión entre la junta de acero
52
Figura 83. Desnivel y deterioro en junta dentada. Puente de Caquetá. Calificación del nivel de severidad: 1
52
Figura 84. Bordillo fracturado y con daño estructural Calificación del nivel de severidad: 3 .
54
Figura 85. Bordillo descompuesto. Calificación del nivel de severidad: 3
54
Figura 86 . Falta de Barandas. Puente Tomas Castrillón (Cauca). Calificación del nivel de severidad: 5.
56
Figura 87. Barandas inestables por impacto Calificación del nivel de severidad: 4.
56
Figura 88. Deterioro de concreto y acero expuesto (Puente Av. Boyacá con calle 26). Calificación de nivel de severidad. 3
57
Figura 89. Falta de mantenimiento (pintura) en baranda de acero - Puente de Bogotá. Calificación de nivel de severidad. 2
57
Figura 90. Falta de manejo de aguas de escorrentía. Puente Río Sucio (Cauca). Calificación de nivel de severidad: 3.
59
Figura 91. Erosión en el talud cerca al estribo, por manejo inadecuado de aguas. Puente el Playón (Meta). Calificación de nivel de severidad: 4.
59
Figura 92. Falla de aleta por socavación. Puente El Cerrito (Valle). Calificación del nivel de severidad: 5.
60
Figura 93. Grietas por falta de capacidad de carga de las aletas, producidas por un probable asentamiento. Puente Venecia (Boyacá). Calificación del nivel de severidad: 3.
60
Figura 94. Asentamiento en terraplén de acceso que afecta la aleta (Puente de la Constitución – Calle 26 – Bogotá). Calificación del nivel de severidad: 3.
61
Figura 95. Falla por capacidad de carga debida al empuje. Puente de la Regional Meta. Calificación del nivel de severidad: 3
62 Pág. 6
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO) Figura 96. Grietas por asentamiento o falta de capacidad de carga de los estribos. Calificación del nivel de severidad: 5
65
Figura 97 . Grieta horizontal en la mitad de la altura del estribo. Puente de la Regional Meta. Calificación del nivel de severidad: 3
67
Figura 98. Problemas de capacidad de carga. Puente las Juntas (Nariño). Calificación del nivel de severidad: 4
67
Figura 99 . Pérdida de sección de refuerzo principal por problemas de corrosión de estribo del puente Calle 34 con calle 26 (Bogotá). Calificación del nivel de severidad: 4
68
Figura 100. Pérdida de sección de refuerzo principal por problemas de corrosión de estribo del puente Calle 34 con calle 26 (Bogotá). Calificación del nivel de severidad: 4
68
Figura 101. Deterioro del concreto del estribo por infiltración (Puente Carrera 50 con calle 26). Calificación del nivel de severidad: 2
68
Figura 102. Grietas de flexo compresión de estribos.
68
Figura 103 . Material de soporte de pila afectado por socavación (Puente el Cofre – Cauca). Calificación del nivel de severidad: 5.
71
Figura 104. Pilotes expuestos de pila por problemas de socavación Calificación del nivel de severidad: 4.
71
Figura 105 . Corrosión en el acero de refuerzo de pilas. Calificación del nivel de severidad: 4
73
Figura 106. Corrosión en el acero de refuerzo de pilas. Perdida de sección de los refuerzos. Calificación del nivel de severidad: 4
73
Figura 107. Alta concentración de humedad Puente Caima (Tolima). Calificación del nivel de severidad: 2
74
Figura 108. Infiltración y degradación del concreto. Grietas que indican falta de capacidad de carga. Puente Guadualito (Cundinamarca). Calificación del nivel de severidad: 4
74
Figura 109. Corrosión, fisuras longitudinales. Viaducto El Morro (Nariño), Calificación del nivel de severidad: 4
74
Figura 110. Grietas de flexión y cortante
74
Figura 111 . Forma del apoyo en el estribo con deficiencias de mantenimiento. Puente de Cajamarca. Calificación del nivel de severidad: 2
77
Figura 112. Forma del apoyo de la superestructura con la torre del puente Cajamarca,con inadecuado diseño para la parte sísmica. Problemas de vulnerabilidad. Calificación del nivel de severidad: 3
77
Figura 113 . Deterioro de apoyos de junta de construcción - falta de anclajes. Puente Río Timbio (Cauca). Calificación del nivel de severidad: 4
80 Pág. 7
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO) Figura 114. Corrosión y deterioro del apoyo – balancín de acero. Puente de la Regional Caquetá. Calificación del nivel de severidad: 4
80
Figura 115. Corrosión generalizada por falta de mantenimiento de apoyo de acero. Puente Tutunendo. Calificación del nivel de severidad: 3.
80
Figura 116. Esquemas de daños de apoyo de balancín.
80
Figura 117. Esquemas y fotos de problemas en los apoyos.
81
Figura 118. Falla losas prefabricadas.. Calificación del nivel de severidad: 23
84
Figura 119. Acero expuesto y recubrimiento insuficiente. Calificación del nivel de severidad: 3
84
Figura 120. Infiltración de la losa por deficiencias al tener drenes cortos y afectar la durabilidad del concreto (descomposición). Calificación del nivel de severidad: 3
84
Figura 121. Grietas de 0.2 mm de espesor en voladizo de losa. Calificación del nivel de severidad: 3
84
Figura 122. Falta de capacidad de carga de la losa. Calificación del nivel de severidad: 5
84
Figura 123. Tipos de grietas en losas.
85
Figura 124. Acero principal expuesto. Falta recubrimiento y hormigueros en el concreto. Puente El Cucharón (Meta). Calificación del nivel de severidad: 4
88
Figura 125. Impacto en vigas por insuficiente galibo. Calificación del nivel de severidad: 2
88
Figura 126. Acero expuesto y corroído en un diafragma y deterioro del concreto. Puente Río Robles. Calificación del nivel de severidad: 3.
88
Figura 127. Grieta a cortante en viga principal de concreto reforzado. Espesor de la grieta mayor a 0.6mm Calificación del nivel de severidad: 5.
88
Figura 128. Grieta de flexión en viga transversal de puente en acero. Calificación del nivel de severidad: 5
89
Figura 129. Esquema para identificación de grietas a
89
flexión y cortante.
Figura 130.Grietas longitudinales producidas por la corrosión del acero o por falta de adherencia.
89
Figura 131. Grietas de torsión".
89
Figura 132.Esquema para identificación de grietas a flexión.
89
Figura 133. Grietas de cortante vertical y horizontal en forma de "S".
90
Figura 134 . Corrosión por baja de pH y cloruros. Puente el Piñal – Buenaventura. Calificación del nivel de severidad: 4
91 Pág. 8
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO) Figura 135. Corrosión e impacto, generó disminución de sección de viga. Puente Muros (Boyacá). Calificación del nivel de severidad: 4
91
Figura 136. Manchas del concreto Calificación del nivel de severidad: 2.
94
Figura 137. Fisuras y eflorescencias. Puente Calificación del nivel de severidad: 3.
94
Figura 138. Fisura en pantalla de refuerzo.
94
Figura 139. Corrosión en pendolón. Calificación del nivel de severidad: 2
96
Figura 140. Corrosión en unión entre pendolón y viga de rigidez. Puente de la Regional Meta. Calificación del nivel de severidad:
96
Figura 141. Catenaria principal con falla en alambres. (Puente Domenico Parma – Caldas). Calificación del nivel de severidad: 3
96
Figura 142. Corrosión generalizada en remaches. Puente El pescado. Calificación del nivel de severidad: 3
98
Figura 143. Problemas de corrosión, pérdida de sección de cordón inferior de acero. Calificación del nivel de severidad: 5
98
Figura 144. Corrosión y falta de pernos
100
Figura 145. Falta de pernos, problemas de vibraciones Calificación del nivel de severidad: 5
100
Figura 146. Impacto cordón superior, lo cual generó inestabilidad estructural Calificación del nivel de severidad: 5.
101
Figura 147. Oxidación de elementos estructurales. Puente Aguacaliente. Calificación del nivel de severidad: 2
101
Figura 148. Socavación de pila - Pilotes descubiertos. Puente Argelino Duran Quintero. Calificación del nivel de severidad: 4
103
Figura 149. Socavación local en estribos. Calificación del nivel de severidad: 4
103
Figura 150. Socavación local en estribos. Calificación del nivel de severidad: 5
103
Figura 151. Socavación local en el estribo – Puente Sabandija - Tolima. Calificación del nivel de severidad: 5
103
Figura 152. Obstrucción en el cauce que genera socavación. Calificación del nivel de severidad: 2
103
Figura 153. Problemas de agradación en el canal. Insuficiencia
103
Figura 154.Problemas de contracción del flujo. Puente Mariano (Ospina Pérez (Valle). Calificación del nivel de severidad: 3
104
Figura 155.Pilotes descubiertos. Puente Caranal (Casanare). Calificación del nivel de severidad: 4
104 Pág. 9
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO) Figura 156. Puente Banadia (Casanare). Puente que colapso recientemente por socavación. Calificación del nivel de severidad: 5
104
Figura 157. Socavación en estribo del Río San Juan (Santander). Calificación del nivel de severidad: 3
104
Figura 158 Distribución de los materiales de la superestructura de los puentes de la Red Vial Nacional
179
Figura 159 Distribución de las secciones transversales de la superestructura de los puentes de la Red Vial Nacional
180
Figura 160 Distribución de las secciones longitudinales de la superestructura. Nota: En vigas continuas esta el porcentaje de puentes en voladizos sucesivos.
180
Figura 161. Estadísticas de los tipos de juntas de la red Vial nacional.
181
Figura 162. Estadísticas de los tipos de apoyos de los puentes de la Red Vial Nacional.
181
Figura 163. Estadística de los tipos de pilas de los puentes de la red Vial Nacional.
182
Figura 164. Estadística de los tipos de estribos de los puentes de la red Vial Nacional.
182
Pág. 10
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Escala de calificación de los componentes de los puentes.
47
Tabla 2. Actividades de mantenimiento recomendadas (Juntas de dilatación)
50
Tabla 3. Actividades de mantenimiento (Juntas de dilatación)
53
Tabla 4. Actividades de mantenimiento (Andenes y bordillos)
55
Tabla 5. Actividades de mantenimiento (Barandas)
57
Tabla 6. Actividades de mantenimiento (Conos y taludes)
59
Tabla 7. Actividades de mantenimiento (Aletas)
61
Tabla 8. Actividades de mantenimiento (Aletas)
63
Tabla 9. Actividades de mantenimiento (Estribos)
66
Tabla 10. Actividades de mantenimiento (Estribos)
69
Tabla 11. Actividades de mantenimiento (PILAS)
72
Tabla 12. Actividades de mantenimiento (Pilas)
75
Tabla 13. Actividades de mantenimiento (Apoyos)
78
Tabla 14. Actividades de mantenimiento (Apoyos)
81
Tabla 15. Guía para ancho admisible de fisuras en estructuras de concreto reforzado bajo cargas de servicio.
82
Tabla 16. Actividades de mantenimiento (Losa)
85
Tabla 17. Actividades de mantenimiento (Vigas)
90
Tabla 18. Actividades de mantenimiento (Vigas)
92
Tabla 19. Actividades de mantenimiento (Arcos)
95
Tabla 20. Actividades de mantenimiento (Cables y pendolones)
97
Tabla 21. Actividades de mantenimiento (Armaduras)
99
Tabla 22. Actividades de mantenimiento (Armaduras)
101
Tabla 23. Actividades de mantenimiento (Cauce)
105
Tabla 24 Códigos utilizadas en el capítulo de diagnostico y mantenimiento
169
Pág. 11
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
INTRODUCCIÓN Los puentes hacen parte principal de las obras de la infraestructura vial del País y deben ser administrados asegurando su conservación y funcionamiento, lo cual se realiza a través de actividades de inventario, inspección (diagnóstico), capacidad de carga, mantenimiento y rehabilitación. En este sentido ha venido trabajando el Estado desde 1983, cuando elaboró el primer proyecto relacionado con la gestión y administración de los puentes denominado "Revisión periódica de puentes". Posteriormente entre 1989 y 1991 el Ministerio de Obras Públicas y Transporte (MOPT) y la Universidad del Cauca mediante el Programa ICFES - BID realizaron a través de un convenio institucional un trabajo de "Investigación Nacional de Puentes", que consistió en el inventario e inspección de daños en los puentes ubicados en cada uno de los diferentes Distritos de Obras Públicas. Posteriormente en 1996, mediante un convenio internacional de asistencia técnica entre el Instituto Nacional de Vías y la Dirección de Carreteras del Ministerio de Transportes de Dinamarca, se implementó el Sistema de Administración de Puentes de Colombia (SIPUCOL), que consta de diferentes módulos de gestión de los puentes y una base de datos especializada. A través de este sistema el Instituto Nacional de Vías (INVIAS) ha fortalecido la gestión en el tema de puentes el cual está conformado por diversos módulos como inventario, inspección principal, inspección especial, mantenimiento rutinario, capacidad de carga, etc. Este Sistema de Gestión se define como una aproximación racional y sistemática, para organizar y llevar a cabo todas las actividades relacionadas con el manejo y la administración de los puentes. Tiene los siguientes alcances:
Predicción de las necesidades de mantenimiento y de los fondos requeridos. Elaboración de listados de puentes por prioridades de mantenimiento y rehabilitación. Identificación de puentes con restricciones o limitaciones de servicio. Búsqueda de la mejor alternativa para rehabilitación de cada puente desde el punto de vista técnico y de beneficio-costo. Cuantificación de los costos de inversión por puente. Identificación de las obras de mantenimiento menor. Determinación de la capacidad de carga de los puentes y sus restricciones. En este Manual se presenta el capítulo de puentes, cuyos lineamientos se han concebido teniendo en cuenta los antecedentes antes mencionados y empleando parte de los conceptos y experiencias de este Sistema de Administración de Puentes de Colombia (SIPUCOL), articulándolo para que sea un aporte novedoso e importante para complementar y contribuir con las labores de conservación y recuperación de los puentes en Colombia.
Pág. 12
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
Para su desarrollo se empleó parte de la información básica contenida en los módulos de SIPUCOL, tales como: inventario, inspección principal, inspección especial, inspección y mantenimiento rutinario De esta forma este trabajo es un complemento para el Sistema de Administración de Puentes de Colombia, constituyéndose en una nueva herramienta en el tema de gestión de puentes, realizada por el Ministerio de Transporte y de gran utilidad para ser empleada por el Instituto Nacional de Vías, las Concesiones, las Gobernaciones y los Municipios. Además se empleó para su desarrollo algunos de los trabajos realizados por el Grupo de “Estructuras” de la Universidad Javeriana, cuyos resultados ya han sido publicados a nivel nacional e internacional (Ver (Muñoz, E. E, 2001), (Muñoz, E. et.al, 2004), (Muñoz, E. et.al, 2005) y (Muñoz, E. E, 2006)). También diferentes referencias de orden nacional o internacional, las cuales se relacionan en el numeral 7 de este documento. Finalmente se constituye en una herramienta novedosa, donde se presentan algunos conceptos básicos del tema de puentes, presentando algunos indicativos sobre sus diferentes materiales y tipologías. En él se profundiza en las labores de diagnóstico y mantenimiento de este tipo de estructuras, convirtiéndose en un nuevo insumo para la ingeniería nacional. Este Manual está dirigido a ingenieros civiles con fundamentos en el área de estructuras y con experiencia especifica en labores de inspección, patología, mantenimiento y rehabilitación de puentes.
Pág. 13
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
1.
DEFINICIÓN, COMPONENTES Y TIPOLOGÍA DE PUENTES
Un puente se define como una estructura destinada a 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 de viajeros, animales y mercancías. Para sus labores de mantenimiento es importante conocer las partes que lo componen y su función. Así como los diferentes materiales y tipologías de este tipo de estructuras. Los puentes están conformados por dos (2) partes principales: superestructura e infraestructura. La superestructura corresponde a todos los componentes que hacen parte de su tablero, tales como: losas, vigas, riostras, armadura, arco, cables, tirantes, pendolones, bordillos, andenes, barandas, juntas de dilatación, apoyos, pavimento, drenes, separadores, etc. La infraestructura incluye estribos, torres y las aletas con su correspondiente cimentación. También las losas de aproximación o de acceso (Ver Figura 4), el terraplén de acceso, los conos y taludes. En las Figura 2 y Figura 3 se muestran algunas de las partes básicas en estos puentes. Las definiciones desde los puntos de vista estructural y vial se encuentran descritas en el numeral 6 (Glosario) de este documento.
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16)
1
1
Losa de concreto Vigas de acero Apoyos Pedestal Estribo Pilotes del estribo Pila Pilotes en pilas Cono sobre estribo Bordillo Baranda Superficie de rodadura Losa de acceso Terraplén de acceso Juntas de dilatación Cauce
1
Figura 1. Componentes básicos de un puente de dos (2) luces
Fuente: Esquema elaboración propia.
Pág. 14
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
Viga
Bordillo
Baranda Losa Drenes
Apoyos
Conos Y taludes
Riostras Pila
Estribo
Cauce
Figura 2. Componentes de los puentes en su superestructura e infraestructura, en un puente de viga y losa en concreto 2 reforzado . Losa, vigas transversales, vigas longitudinales, juntas,etc
Conos y taludes
Apoyos
Armaduras
Torre
Cimentación Cimentaci ón Torre torre
Figura 3. Componentes de un puente de armadura (Puente Cajamarca – Carretera Ibagué - Armenia)3
2
Fuente: Fotomontaje en base a imagen tomada inspección –SIPUCOL-INVIAS Fuente: Fotomontaje en base a imagen tomada inspección –SIPUCOL-INVIAS
3
Pág. 15
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
Figura 4. Localización de la losa de acceso4.
La Red Vial Nacional consta aproximadamente de 2100 puentes, sin incluir los que hacen parte de las redes secundarias y terciarias, que administran las Gobernaciones y Municipios. El Módulo de inventario de SIPUCOL clasifica los componentes de la superestructura de estos puentes como se observa en la Figura 5: Clasificación de los componentes de la superestructura Tipos de sección transversal
Materiales
•Concreto •Concreto reforzado •Concreto preesforzado •Acero •Mixto (acero y concreto) •Madera •Concreto ciclópeo •Mampostería
Superficie de rodamiento
•Losa •Losa y vigas •Viga cajón •Armadura de paso inferior •Armadura de paso superior •Armadura de paso intermedio •Arco superior •Arco inferior abierto •Arco inferior cerrado •Provisional tipo Bailey •Provisional tipo Callender Hamilton
•Mezcla asfáltica •Asfalto •Concreto •Acero •Afirmado
Tipos de juntas de dilatación •Placa de acero •Junta dentada •Acero con neopreno •Bloque de neopreno •Junta de goma asfáltica •No dispositivo de junta •Junta de cartón asfáltico
Apoyos •Junta de construcción •Balancín de concreto •Placa de neopreno •Apoyo fijo de acero •Apoyo de deslizamiento •Balancín de acero •Apoyos de rodillos •Basculante
Tipos de sección longitudinal
•Simplemente apoyado constante y variable. •Simplemente apoyado (luces múltiples) •Continuo constante y variable. •Viga Gerber con sección transversal constante y variable. •Pórticos sencillos y múltiples •Pórtico con pie de amigos •Voladizos sucesivos •Colgante •Atirantado
Barandas •Mampostería sólida •Concreto sólido •Concreto con pasamanos metálicos •Construcción metálica ligera •Parte integral de la superestructura
Figura 5. Tipología de la superestructura de los puentes
4
Fuente: Esquema - Pontificia Universidad Javeriana
Pág. 16
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
En el anexo de este documento, se presentan algunas estadísticas de la composición y tipología de los puentes de la Red Vial Nacional, basados en el Módulo de Inventario de SIPUCOL. Aunque esas estadísticas, son de los puentes de la Red Vial Nacional y no de los puentes de la Red Vial Secundaria, son “indicativos” que pueden servir para que los ingenieros se documenten sobre la conformación de las tipologías y materiales (superestructura, infraestructura, barandas, estribos, pilas, juntas, apoyos, etc.), que generalmente tienen los puentes en nuestro país. Además para que conozcan partes de las ventajas y utilidades del módulo de inventario de SIPUCOL, cuya experiencia puede ser utilizada y aplicada, por parte de las Entidades responsables del diagnostico y mantenimiento de los puentes de la Red Vial Secundaria.
1.1.
CLASIFICACIÓN DE SUPERESTRUCTURA POR DISTRIBUCIÓN
TRANSVERSAL A continuación se relacionan los tipos de sección transversal que pueden presentar la superestructura de los puentes: •
Losa
•
Losa y vigas
•
Viga cajón
•
Armaduras de paso inferior
•
Armaduras de paso superior
•
Armaduras de paso intermedio
•
Arco superior
•
Arco abierto
•
Arco inferior cerrado
•
Provisionales Tipo Bailey
•
Provisionales Tipo Callender
•
Provisionales Tipo Hamilton)
A continuación se presenta una breve descripción de las secciones transversales, que normalmente tienen los puentes de Colombia.
1.1.1 Losa Esta superestructura consiste en losas que se diseñan y construyen generalmente macizas y en algunos casos aligerados. Su refuerzo principal de flexión es paralelo al tráfico y pueden hacer parte de un sistema cajón o Box Coulvert. No se deben confundir con alcantarillas, ya que son construidas cuando se necesita cubrir luces que varían entre 9 y 15 metros (Figura 6, Figura 7 y Figura 8).
Pág. 17
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
Figura 6. Puente de losa en forma cajón y enviajada 5
Figura 7. Puente de losa continua
6
Figura 8. Tipos de losa7
1.1.2. Losa y vigas Este tipo de tablero consiste en losas en concreto reforzado (con refuerzo principal perpendicular al tráfico) apoyadas en vigas: de concreto reforzado, de concreto postensado o de acero armado (sección mixta). (Véase Figura 9, Figura 10 y Figura 11). En Figura 12 se presentan la forma como generalmente se encuentran en diferentes puentes en Colombia. Una forma de identificar las vigas reforzadas con las preesforzadas, es que estas últimas tienen forma de “I”, bloque de anclaje y zona de transición.
5
Fuente: imagen tomada inspección –SIPUCOL-INVIAS Fuente: imagen tomada inspección –SIPUCOL-INVIAS 7 Fuente: Módulo de inventario SIPUCOL
6
Pág. 18
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
Figura 10. Superestructura de viga y losa en concreto reforzado 9.
Figura 9. Superestructura de viga y losa en concreto 8 preesforzado .
Figura 11. Superestructura de viga y losa de sección mixta acero y concreto 10. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7)
Losa en concreto reforzado Viga principal en concreto reforzado Riostras en concreto reforzado Bordillo Viga principal en concreto preesforzado Viga principal en acero Arriostramientos
Figura 12. Tipología de sistema de entrepiso vigas y losa 11.
8
Fuente: imagen tomada inspección –SIPUCOL-INVIAS Fuente: imagen tomada inspección –SIPUCOL-INVIAS 10 Fuente: imagen tomada inspección –SIPUCOL-INVIAS 11 Fuente: Esquema de elaboración propia.
9
Pág. 19
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
1.1.2 Vigas Cajón Son tableros compuestos por una losa de concreto reforzado apoyada sobre vigas con sección tipo cajón de una o varias celdas. Estas vigas pueden ser de concreto reforzado, concreto postensado o acero armado (sección mixta). Un ejemplo de este tipo de sección transversal son los puentes en voladizos sucesivos, que tienen viga cajón con sección longitudinal variable (Véase Figura 13 y Figura 14). Losa
Losa
Viga cajón de una sola celda
Viga cajón de tres celdas Figura 13 Tipología de vigas cajón12.
Figura 14. Puente viga cajón en acero curva con losa en concreto reforzado (Puente Cra.5 con calle 26 – Bogotá). 13
1.1.3 Armaduras Existen varios tipos de superestructuras de armaduras de acero que logran cubrir luces representativas en rangos entre 50 y 100 metros. De acuerdo con el inventario de puentes de Colombia, existen armaduras de paso superior, inferior e intermedio. A continuación se hace una breve descripción, esquemas y fotos de cada una de ellas.
1.1.3.1 De paso superior En las superestructuras de paso superior los vehículos pasan por encima de las armaduras y tienen un tablero compuesto por una losa de concreto reforzado apoyada sobre vigas longitudinales de acero y estas a su vez en vigas transversales en acero. Estas últimas se apoyan en los nudos de los cordones superiores de las armaduras (véase Figura 15, Figura 16 y Figura 17).
12 13
Fuente: esquema elaboración propia. Fuente: Módulo de inventario SIPUCOL
Pág. 20
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
Figura 15. Esquema de armadura de paso superior 14.
Figura 16. Puente de armadura de paso superior. Cajamarca en 15 la vía Ibagué – Armenia
Figura 17. Puente de armadura de paso superior
16
1.1.3.2 De paso inferior Las de paso inferior están compuestas por armaduras laterales y arriostramientos horizontales en la parte inferior y superior. Su tablero está compuesto por una losa de concreto reforzado, vigas longitudinales y transversales de acero que se apoyan sobre el cordón inferior de las armaduras (véase Figura 18 y Figura 19).
14
Fuente: Esquema elaboración propia. Fuente: imagen tomada inspección –SIPUCOL-INVIAS 16 Fuente: imagen tomada inspección –SIPUCOL-INVIAS
15
Pág. 21
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
Figura 18. Esquema de armaduras de paso inferior
17
Figura 19 . Esquema y foto de puente de armadura de paso inferior (Puente Puerto Salgar) 18
1.1.3.3 De paso intermedio La superestructura de paso intermedio constan de dos (2) armaduras laterales, una losa de concreto y vigas longitudinales y transversales en acero que tienen la misma forma de apoyo que las armaduras de paso inferior. Se diferencian de las de paso inferior por no tener arriostramientos en la parte superior y que su estabilidad depende de la capacidad lateral de cada armadura. (Véase Figura 20 y Figura 21).
17 18
Fuente: autor. Fuente: Esquema elaboración propia.
Pág. 22
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
Figura 20 Esquema de armadura de paso superior 19.
Figura 21. Puente de armadura de paso intermedio 20
1.1.4 Arcos Existen puentes de arco en acero, concreto o mampostería. Los de acero son superestructuras que constan de dos (2) arcos laterales con arriostramiento superior, pendolones y vigas de rigidez. Estos arcos trabajan generalmente a compresión con una flexión pequeña y las vigas de rigidez especialmente a flexión. El tablero consta de losa de concreto reforzado y vigas de acero apoyado 19 20
Fuente: Esquema elaboración propia. Fuente: imagen tomada inspección –SIPUCOL-INVIAS
Pág. 23
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
en la viga de rigidez. En las Figura 22, Figura 23 y Figura 24 se presentan puentes con tipología de arco superior, en donde los vehículos pasan por debajo de este tipo de estructuras con la cual se logran luces importantes. En la Figura 23 se muestra su elevación y sección transversal. Pendolones Arco
Vigas de rigidez Figura 22. Puente peatonal en arco superior de la calle 26 vía al aeropuerto (Bogotá)21.
Arco Pendolón
Tablero Figura 23. Esquema de arco superior22.
Figura 24. Puente en arco superior Saldaña en el Departamento del Tolima.23.
En las Figura 25 y Figura 26 se presentan fotos y esquemas de puentes de arco inferior abierto. Estos generalmente son de concreto o de mampostería y los vehículos pasan por encima de este tipo de estructuras. Los de concreto constan de pendolones que transmiten la carga del tablero (losa en concreto reforzado, pavimento, barandas, etc.) A los arcos laterales los cuales se poyan o anclan en los estribos.
21
Fuente: imagen de módulo de inventario SIPUCOL Fuente: imagen de módulo de inventario SIPUCOL 23 Fuente: imagen de módulo de inventario SIPUCOL 22
Pág. 24
MANUAL PARA EL MANTENIMIENTO DE LA RED VIAL SECUNDARIA (PAVIMENTADA Y EN AFIRMADO)
Arco inferior abierto Tablero (losa, pavimento, etc)
Pendolones Arco
Arco
Figura 25. Esquema del arco inferior abierto
24
.
Figura 26. Puente de arco inferior abierto25
En laFigura 28 y la Figura 27 se presentan fotos y esquemas de puentes con arco inferior cerrado, que generalmente son en mampostería. Arco inferior cerrado
Figura 27. Esquema de arco inferior cerrado 26
Figura 28. Puente de arco inferior cerrado Puente El Común2728
1.1.5 Provisionales Este tipo de superestructuras son puentes de acero compuestos por armaduras, que generalmente se construyen en caso de emergencia vial, cuando por ejemplo se presenta un colapso de un puente. Esta estructura provisional es necesaria para que la movilidad en la vía no 24
Fuente: imagen tomada módulo de inventario SIPUCOL Fuente: imagen tomada inspección –SIPUCOL-INVIAS 26 Fuente: imagen tomada módulo de inventario SIPUCOL 27 Fuente: imagen tomada módulo de inventario SIPUCOL 28 Fuente: imagen tomada módulo de inventario SIPUCOL
25
Pág. 25