PUENTES ( III ) CIMENTACIONES, CÁLCULO SISMICO-CONSERVACIÓN Y
REHABILITACIÓN
Carlos Jurado
Si lo desea puede solicitar en el
siguente enlace
Hace justo dos años que editamos el libro Puentes (tomo I y II)
Evolución-Tipología-Proyecto y Cálculo con el objetivo de poner a disposición de
los alumnos de la primera promoción del Título de Graduado en Ingeniería Civil
por la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Civil de la Universidad
Politécnica de Madrid un texto que cubriera de manera completa el contenido de
la asignatura de Puentes de nueva creación de la que me encargué como
Coordinador y Responsable. El texto se preparó para que sirviera asimismo a los
profesionales de lengua castellana, considerando que había algunos aspectos en
el proyecto de puentes que podrían tratarse en siguientes
volúmenes.
Por este motivo se edita este libro Puentes (tomo III)
Cimentaciones-Cálculo Sísmico-Conservación/Mantenimiento con el objeto de
profundizar en tres de los temas más importantes que implican el proyecto de un
puente:
- Cimentaciones de Puentes
- Cálculo Sísmico de Puentes
- Conservación, Mantenimiento y Rehabilitación de Puentes
- Cálculo Sísmico de Puentes
- Conservación, Mantenimiento y Rehabilitación de Puentes
Cimentaciones de Puentes. En los capítulos 7 y 8 dedicados al cálculo
de estribos y pilas se ha tratado inevitablemente el proyecto de las
cimentaciones superficiales y profundas de puentes. Sin embargo el tema es de
una gran amplitud que incluye muchos otros tipos de cimentación de puentes (
micropilotes, micropilotes de gran capacidad portante, pilotes de gran diámetro,
elementos portantes, cajones abiertos o indios, cajones de aire comprimido,
etc.) así como mejoras del terreno de cimentación de pilas y estribos (precarga,
mechas drenantes, vibroflotación, compactación dinámica, jet-grouting, columnas
de grava, etc.) que el autor el su experiencia profesional ha tenido que
acometer en diversas ocasiones.
Al mismo tiempo quedaban algunos aspectos como el estudio de la
erosión fluvial en pilas, los recalces de cimentación y la auscultación de la
cimentación, que el autor deseaba tratar en este volumen.
Por este motivo este capítulo 11 se desarrolla con un carácter
globalizador, tratando de recoger todas las técnicas existentes en la actualidad
en el Proyecto y la Construcción de cimentaciones de puentes, que complementarán
los aspectos iniciales tratados en los temas 7 y 8. El capítulo comienza con una
introducción a las tipologías de cimentación de puentes (superficiales y
profundas), continuando con las técnicas clásicas y avanzadas de reconocimiento
del terreno sobre el que se va a cimentar un puente.
Se dedica un apartado para describir las técnicas de mejora del
terreno de cimentación, situación usual en los puentes que cada vez deben
emplazarse en terrenos que pueden presentar cierta dificultad de
soporte.
Se dedican los dos siguientes apartados a las Cimentaciones
superficiales cobre suelos y sobre rocas, con los criterios a considerar en cada
caso.
El apartado siguiente es una recopilación muy completa de los
aspectos a considerar en el caso de Cimentaciones profundas tanto en los
aspectos de proyecto como de construcción.
Finalmente en el apartado 11.8 se describen las Cimentaciones
especiales y en los apartados 11.9 a 11.11 aspectos relacionados con la
patología de cimentaciones como la erosión fluvial, los recalces y la
auscultación de cimentaciones.
Capítulo 12: Cálculo sísmico de puentes.
El capítulo comienza con una introducción a las Ondas Sísmicas y a la
Tectónica de Placas, para continuar con el mecanismo de generación de los
Terremotos y las características de los mismos. Continua con un repaso de los
fallos sísmicos de puentes en los terremotos más importantes del siglo XX que
dan una visión de cuáles son los elementos característicos de los puentes que
suelen fallar durante la actuación de un terremoto. El apartado siguiente se
dedica a describir los requisitos básicos del Proyecto Sísmico de
puentes.
Se continúa con la caracterización de la acción sísmica a considerar
en función del terreno y de la aceleración del terremoto, finalizando con el
procedimiento de generación de los Espectros de respuesta elástica para el caso
de la Península Ibérica. En el caso de otros emplazamientos diferentes habrá que
atender a la definición del espectro de respuesta elástica definido en las
Normativas Nacionales.
Se sigue con una descripción de los diferentes métodos de cálculo
sísmicos.
Los dos siguientes apartados se dedican al estudio de las
comprobaciones resistentes, a las condiciones que deben cumplir los elementos
resistentes de hormigón, metálicos y mixtos.
Finalmente en los apartados 12.11 y 12.12 se estudian los elementos
de unión del tablero con las pilas o estribos de los puentes y las condiciones
que deben cumplirse y a los cimientos y estribos.
Capítulo 13: Conservación, mantenimiento y rehabilitación de
puentes.
Este capítulo se dedica al importante aspecto de la conservación,
mantenimiento y rehabilitación de puentes, que hoy en día con el gran acervo de
estructuras de obra civil, cada vez es más necesario acometer, sobre todo el
países desarrollados, así como las consideraciones de proyecto a tener en cuenta
para una mayor duración de este tipo de estructuras, a tener en cuenta en fase
de proyecto y construcción.
El capítulo comienza con un repaso de la tipología de este tipo de
estructuras y de las definiciones a tener en cuenta.
A continuación se desarrollan los diferentes tipos de inspecciones a
realizar en la obras de paso de carreteras y ferrocarriles, de acuerdo con un
sistema global de mantenimiento.
En función de las distintas tipologías los tres siguientes apartados
se dirigen hacia las Tres tipologías básicas, dejando los puentes de fábrica que
requieren un estudio especial a juicio del autor para el final:
- Pequeñas obras de fábrica
- Puentes de Hormigón
- Puentes metálicos y mixtos
- Puentes de Hormigón
- Puentes metálicos y mixtos
En el apartado 13.7, se incide de nuevo en la socavación de pilas en
ríos. Los siguientes apartados se dirigen hacia los tipos de daños más comunes
en los diferentes elementos del puente:
- Aparatos de apoyo y juntas de dilatación
- Sistemas de contención
- Estribos de suelo reforzado
- Sistemas de contención
- Estribos de suelo reforzado
En el apartado 13.12 se analizan los daños producidos por impactos
sobre la estructura y por último se ha dejado para el final el apartado
correspondiente a las patologías de los puentes de fábrica que suelen ser los
más numerosos por el gran espacio temporal durante el cual se han construido,
analizando los diferentes elementos del puente y los daños que suelen producirse
en ellos:
- Cimentaciones
- Pilas y Estribos
- Arcos y Bóvedas
- Rellenos
- Tímpanos
- Pilas y Estribos
- Arcos y Bóvedas
- Rellenos
- Tímpanos
Terminando con los mecanismos de deterioro y los posibles
procedimientos de reparación de este tipo de puentes.
CAPÍTULO 11: CIMENTACIONES DE PUENTES
11.1. Introducción
11.2. Tipologías de cimentación de puentes
11.2.1. Cimentaciones superficiales
11.2.2. Cimentaciones profundas
11.3. Reconocimientos geotécnicos
11.3.1. Técnicas clásicas de reconocimiento del terreno
11.3.2. Técnicas avanzadas de reconocimiento del terreno
11.4. Mejora del terreno de cimentación
11.4.1. Precarga
11.4.2. Mechas drenantes
11.4.3. Vibroflotación o vibrocompactación
11.4.4. Compactación dinámica
11.4.5. Inyecciones
11.4.6. Jet-grouting
11.4.7. Columnas de grava
11.4.8. Compactación por explosivos
11.4.9. Congelación del terreno
11.4.10. Electroósmosis
11.5. Cimentaciones superficiales sobre suelos
11.5.1. Cimentación rectangular equivalente
11.5.2. Presión vertical
11.5.3. Presión de servicio
11.5.4. Estabilidad global
11.5.5. Seguridad frente al hundimiento
11.6. Cimentaciones superficiales sobre roca
11.6.1. Carga admisible
11.6.2. Seguridad frente al deslizamiento
11.6.3. Seguridad frente al vuelco
11.6.4. Cálculo de asientos
11.7. Cimentaciones profundas
11.7.1. Sección equivalente
11.7.2. Procedimientos de ejecución
11.7.3. Comprobaciones a realizar en un pilotaje
11.7.4. Características de la cimentación
11.7.5. Acciones sobre el pilotaje
11.7.6. Carga de hundimiento de pilotes hormigonados in situ
11.7.7. Carga de hundimiento de pilotes prefabricados hincados
11.7.8. Asientos en pilotes y grupos de pilotes
11.7.9. Cálculo de la resistencia al arranque
11.7.10. Cálculo de la resistencia horizontal
11.7.11. Deformabilidad de pilotes
11.7.12. Coeficientes de seguridad
11.8. Cimentaciones especiales
11.8.1. Micropilotes y anclajes
11.8.2. Micropilotes de gran capacidad portante
11.8.3. Recintos estancos (cofferdams)
11.8.4. Pilotes de gran diámetro
11.8.5. Elementos portantes
11.8.6. Cajones abiertos o indios (open well caissons)
11.8.8. Cajones cerrados (box caissons)
11.9. Erosión fluvial
11.10. Recalces de cimentación
11.11. Auscultación de la cimentación
11.2. Tipologías de cimentación de puentes
11.2.1. Cimentaciones superficiales
11.2.2. Cimentaciones profundas
11.3. Reconocimientos geotécnicos
11.3.1. Técnicas clásicas de reconocimiento del terreno
11.3.2. Técnicas avanzadas de reconocimiento del terreno
11.4. Mejora del terreno de cimentación
11.4.1. Precarga
11.4.2. Mechas drenantes
11.4.3. Vibroflotación o vibrocompactación
11.4.4. Compactación dinámica
11.4.5. Inyecciones
11.4.6. Jet-grouting
11.4.7. Columnas de grava
11.4.8. Compactación por explosivos
11.4.9. Congelación del terreno
11.4.10. Electroósmosis
11.5. Cimentaciones superficiales sobre suelos
11.5.1. Cimentación rectangular equivalente
11.5.2. Presión vertical
11.5.3. Presión de servicio
11.5.4. Estabilidad global
11.5.5. Seguridad frente al hundimiento
11.6. Cimentaciones superficiales sobre roca
11.6.1. Carga admisible
11.6.2. Seguridad frente al deslizamiento
11.6.3. Seguridad frente al vuelco
11.6.4. Cálculo de asientos
11.7. Cimentaciones profundas
11.7.1. Sección equivalente
11.7.2. Procedimientos de ejecución
11.7.3. Comprobaciones a realizar en un pilotaje
11.7.4. Características de la cimentación
11.7.5. Acciones sobre el pilotaje
11.7.6. Carga de hundimiento de pilotes hormigonados in situ
11.7.7. Carga de hundimiento de pilotes prefabricados hincados
11.7.8. Asientos en pilotes y grupos de pilotes
11.7.9. Cálculo de la resistencia al arranque
11.7.10. Cálculo de la resistencia horizontal
11.7.11. Deformabilidad de pilotes
11.7.12. Coeficientes de seguridad
11.8. Cimentaciones especiales
11.8.1. Micropilotes y anclajes
11.8.2. Micropilotes de gran capacidad portante
11.8.3. Recintos estancos (cofferdams)
11.8.4. Pilotes de gran diámetro
11.8.5. Elementos portantes
11.8.6. Cajones abiertos o indios (open well caissons)
11.8.8. Cajones cerrados (box caissons)
11.9. Erosión fluvial
11.10. Recalces de cimentación
11.11. Auscultación de la cimentación
CAPÍTULO 12: CÁLCULO SÍSMICO DE
PUENTES
12.1. Introducción
12.2. Ondas Sísmicas
12.2.1. Resumen de la propagación de ondas en sólidos
12.3. Tectónica de Placas
12.3.1. Teoría de la deriva continental. Teoría de Wegener
12.4. Terremotos
12.4.1. Características de un terremoto
12.4.2. Intensidad de un terremoto
12.4.3. Magnitud de un terremoto
12.4.4. Energía de un terremoto
12.5. Fallo sísmico de puentes
12.5.1. Terremoto de San Francisco (1906)
12.5.2. Terremoto de Valdivia (1960)
12.5.3. Terremoto de Alaska (1964)
12.5.4. Terremoto de Niigata (1964)
12.5.5. Terremoto de San Fernando (1975)
12.5.6. Terremoto de México DF (1985)
12.5.7. Terremoto de Loma Prieta (1989)
12.5.8. Terremoto de Costa Rica (1991)
12.5.9. Terremoto de Kobe (1995)
12.5.10. Terremoto de Japón (2011)
12.6. Requisitos básicos de Proyecto
12.6.1. Requisitos fundamentales
12.6.2. Tipos de sismos
12.6.3. Clasificación de los puentes según su importancia
12.6.4. Combinación sísmica de cálculo
12.6.5. Tipos de comportamiento estructural
12.6.6. Condiciones de cada tipo de comportamiento
12.6.8. Consideraciones de la acción sísmica
12.7. Actuación de la Acción Sísmica
12.7.1. Caracterización del terreno
12.7.2. Caracterización del movimiento sísmico
12.7.3. Aceleración sísmica horizontal de cálculo
12.7.4. Espectros de respuesta elástica
12.8. Métodos de Cálculo Sísmicos
12.8.1. Cálculo modal espectral
12.8.2. Cálculo dinámico no lineal en el tiempo
12.8.3. Cálculo estático no lineal. Método del empuje incremental
12.8.4. Consideraciones adicionales
12.9. Comprobaciones resistentes
12.9.1. Introducción
12.9.2. Materiales a utilizar en puentes de zonas sísmicas
12.9.3. Comprobaciones para el sismo último de cálculo
12.9.4. Comprobaciones para el sismo frecuente de cálculo
12.9.5. Consideraciones adicionales
12.10. Elementos estructurales
12.10.1. Introducción
12.10.2. Elementos estructurales de hormigón
12.10.3. Elementos estructurales metálicos
12.10.4. Elementos estructurales mixtos
12.10.5. Consideraciones adicionales
12.11. Elementos de Unión
12.11.1. Juntas de tablero
12.11.2. Entregas mínimas
12.11.3. Aparatos de apoyo
12.11.4. Dispositivos de anclaje vertical
12.11.5. Conectores sísmicos
12.11.6. Sistemas de aislamiento sísmico
12.11.7. Consideraciones adicionales
12.12. Cimientos y Estribos
12.12.1. Introducción
12.12.2. Propiedades del terreno
12.12.3. Comprobaciones relativas al terreno de cimentación
12.12.4. Comprobaciones relativas a los cimientos
12.12.5. Estribos
12.12.6. Marcos enterrados
12.12.7. Consideraciones adicionales
12.2. Ondas Sísmicas
12.2.1. Resumen de la propagación de ondas en sólidos
12.3. Tectónica de Placas
12.3.1. Teoría de la deriva continental. Teoría de Wegener
12.4. Terremotos
12.4.1. Características de un terremoto
12.4.2. Intensidad de un terremoto
12.4.3. Magnitud de un terremoto
12.4.4. Energía de un terremoto
12.5. Fallo sísmico de puentes
12.5.1. Terremoto de San Francisco (1906)
12.5.2. Terremoto de Valdivia (1960)
12.5.3. Terremoto de Alaska (1964)
12.5.4. Terremoto de Niigata (1964)
12.5.5. Terremoto de San Fernando (1975)
12.5.6. Terremoto de México DF (1985)
12.5.7. Terremoto de Loma Prieta (1989)
12.5.8. Terremoto de Costa Rica (1991)
12.5.9. Terremoto de Kobe (1995)
12.5.10. Terremoto de Japón (2011)
12.6. Requisitos básicos de Proyecto
12.6.1. Requisitos fundamentales
12.6.2. Tipos de sismos
12.6.3. Clasificación de los puentes según su importancia
12.6.4. Combinación sísmica de cálculo
12.6.5. Tipos de comportamiento estructural
12.6.6. Condiciones de cada tipo de comportamiento
12.6.8. Consideraciones de la acción sísmica
12.7. Actuación de la Acción Sísmica
12.7.1. Caracterización del terreno
12.7.2. Caracterización del movimiento sísmico
12.7.3. Aceleración sísmica horizontal de cálculo
12.7.4. Espectros de respuesta elástica
12.8. Métodos de Cálculo Sísmicos
12.8.1. Cálculo modal espectral
12.8.2. Cálculo dinámico no lineal en el tiempo
12.8.3. Cálculo estático no lineal. Método del empuje incremental
12.8.4. Consideraciones adicionales
12.9. Comprobaciones resistentes
12.9.1. Introducción
12.9.2. Materiales a utilizar en puentes de zonas sísmicas
12.9.3. Comprobaciones para el sismo último de cálculo
12.9.4. Comprobaciones para el sismo frecuente de cálculo
12.9.5. Consideraciones adicionales
12.10. Elementos estructurales
12.10.1. Introducción
12.10.2. Elementos estructurales de hormigón
12.10.3. Elementos estructurales metálicos
12.10.4. Elementos estructurales mixtos
12.10.5. Consideraciones adicionales
12.11. Elementos de Unión
12.11.1. Juntas de tablero
12.11.2. Entregas mínimas
12.11.3. Aparatos de apoyo
12.11.4. Dispositivos de anclaje vertical
12.11.5. Conectores sísmicos
12.11.6. Sistemas de aislamiento sísmico
12.11.7. Consideraciones adicionales
12.12. Cimientos y Estribos
12.12.1. Introducción
12.12.2. Propiedades del terreno
12.12.3. Comprobaciones relativas al terreno de cimentación
12.12.4. Comprobaciones relativas a los cimientos
12.12.5. Estribos
12.12.6. Marcos enterrados
12.12.7. Consideraciones adicionales
CAPÍTULO 13: CONSERVACIÓN, MANTENIMIENTO Y
REHABILITACIÓN DE PUENTES
13.1 Introducción
13.2 Definiciones y Tipología
13.3 Inspecciones de obras de paso
13.3.1 Tipos de Inspección
13.4 Pequeñas obras de fábrica
13.5 Puentes de Hormigón
13.5.1 Acciones químicas
13.5.2 Acciones físicas
13.6 Puentes metálicos y mixtos
13.6.1 Protección mediante pintura
13.6.2 Utilización de aceros autopatinables
13.7 Socavación de cimientos en el caso de los ríos
13.8 Daños en aparatos de apoyo y juntas de dilatación
13.8.1 Aparatos de apoyo
13.8.2 Juntas de dilatación
13.9 Fallos en los sistemas de drenaje e impermeabilización
13.10 Sistemas de contención
13.11 Estribos de suelo reforzado
13.12 Impactos sobre la estructura
13.13 Puentes de fábrica
13.13.1 Cimentaciones
13.13.2 Pilas y estribos
13.13.3 Arcos y Bóvedas
13.13.4 Rellenos
13.13.5 Tímpanos
13.13.6 Mecanismos de deterioro
13.13.7 Procedimientos de reparación
13.2 Definiciones y Tipología
13.3 Inspecciones de obras de paso
13.3.1 Tipos de Inspección
13.4 Pequeñas obras de fábrica
13.5 Puentes de Hormigón
13.5.1 Acciones químicas
13.5.2 Acciones físicas
13.6 Puentes metálicos y mixtos
13.6.1 Protección mediante pintura
13.6.2 Utilización de aceros autopatinables
13.7 Socavación de cimientos en el caso de los ríos
13.8 Daños en aparatos de apoyo y juntas de dilatación
13.8.1 Aparatos de apoyo
13.8.2 Juntas de dilatación
13.9 Fallos en los sistemas de drenaje e impermeabilización
13.10 Sistemas de contención
13.11 Estribos de suelo reforzado
13.12 Impactos sobre la estructura
13.13 Puentes de fábrica
13.13.1 Cimentaciones
13.13.2 Pilas y estribos
13.13.3 Arcos y Bóvedas
13.13.4 Rellenos
13.13.5 Tímpanos
13.13.6 Mecanismos de deterioro
13.13.7 Procedimientos de reparación
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS (TOMO III)
