Generalidades y procesos constructivos de puentes metálicos y ferrocarriles

1. Republica Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación
I.U.P. Santiago Mariño
Extensión COL. Cabimas
Materia: Estructura II
· Generalidades y Proceso Constructivos de
Puentes Metálicos y Ferrocarriles ·
Autora:
· AnaBastidas ·
Profesor:
· Víctor Ramírez ·

2. Puentes
Es una estructura reticular que facilita las
actividades aquellas que pudieran encontrar
dificultad en sortear un obstáculo natural o una vía
de circulación terrestre o marítima.
Las funciones principales de un puente son:
Soportar el tránsito de vehículo o de otro tipo sobre un cruce, que puede ser un rio, una
barranca o bien otra línea de transito.
Servir de forma segura.
Ser económico.
Debe diseñarse estéticamente de modo que armonice y enriquezca la belleza de sus
alrededores.
Normalmente se colocan dos cerchas paralelas que se arriostran entre sí; la transmisión de las
cargas de los vehículos se hace en dos tipos: de tablero inferior (la forma más común) y de
tablero superior, según el gálibo sobre el cauce lo permita.

3. Puentes
Metálicos
En estos puentes además de las cerchas paralelas
se usa un conjunto de vigas transversales que
trasladan las cargas de peso propio y de los
vehículos a los nudos inferiores de la cercha. Para
alimentar las vigas transversales se usan también
vigas longitudinales sobre las cuales se apoya
directamente la placa de concreto reforzado que
sirve de tablero al puente.
Los puentes de acero construidos han permitido
alcanzar luces importantes. Los puentes sobre vigas
metálicas pueden vencer luces de hasta 45 m
(similar al prees forzado tradicional), mientras que
con puentes metálicos en celosías se ha alcanzado
los 80 m, y con puentes metálicos en arco se ha
llegado hasta 100 m, constituyendo luces
importantes.
Los miembros de la
cercha se unen mediante
platinas, soldadas o
pernadas

4. 1
Puentes
Metálicos
Característica
s
Uniformidad: Las propiedades del acero no cambian
considerablemente con el tiempo.
2 Alta resistencia: La alta resistencia del acero por unidad de
peso implica que será poco el peso de las estructuras, esto es
de gran importancia en puentes de grandes claros.
3 Durabilidad: Las estructuras durarán de forma definitiva
si tienen un adecuado mantenimiento.

5. 4
Puentes
Metálicos
Característica
s
5
6
Ductilidad: Es la propiedad que tiene un material de soportar
grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de
tensión. La naturaleza dúctil permite fluir localmente evitando
fallas prematuras.
Tenacidad: Poseen resistencia y ductilidad, siendo la
propiedad de un material para absorber energía en grandes
cantidades.
Elasticidad: Se acerca más a la hipótesis de diseño debido
que sigue la ley de Hooke.

6. Puentes
Metálicos
Tipos
La armadura funciona de forma análoga a la viga. La
hilera superior de elementos, llamado cordón superior,
queda en compresión, al igual que el ala superior de la
viga. Los elementos que forman el cordón inferior, como
el ala inferior de la viga, quedan en tensión.
Los elementos verticales y diagonales que van de uno a
otro cordón quedan en tensión o en compresión según la
configuración y según cambia la posición de la carga
móvil. Los elementos sujetos sólo a tensión bajo
cualquier patrón de carga posible son esbeltos. Los
demás elementos son más masivos; pueden ser piezas
que dejen el centro hueco y que a su vez estén
formadas por pequeños elementos triangulares.

7. Puentes
Metálicos
Tipos
conarmaduras
poligonales
El cordón superior es de forma poligonal con su
punto de mayor peralte en el centro. El cordón
inferior es generalmente horizontal.
conarmaduras
rectangulares
El cordón poligonal es el cordón horizontal
Queda totalmente debajo del tablero, el cual
se apoya sobre las placas de los cordones
superiores.
conarmadurade
tablerosuperior

8. Puentes
Metálicos
Tipos
conarmadurade
tablerosuperior
Queda totalmente debajo del tablero, el cual se
apoya sobre las placas de los cordones
superiores.
conarmadurade
tableroinferior
Cuyas vigas armadas están unidas por
encima del nivel del tablero por elementos
de arrostramiento
No tiene arrostramiento uniendo a sus
cordones superiores.
dearmazónlateral

9. Puentes
Metálicos
Tiposdearmadurade"N"s"
Esta configuración se distingue por tener sus diagonales siempre bajando en dirección al
centro del tramo, de forma que sólo están sujetas a tensión. Puede variar según su
silueta sea rectangular o poligonal. Las armaduras poligonales de "N's" de tramos del
orden de los cien metros pueden tener diagonales adicionales que no alcancen de
cordón a cordón, denominadas subdiagonales.

10. Puentes
Metálicos
Tiposdearmaduras"dobleN"s"
En 1847 se patentizó, en la cual los postes verticales
quedan más cercanos unos a otros y las diagonales los
atraviesan por sus puntos medios hasta terminar en el
próximo panel.

11. Puentes
Metálicos
Tiposdearmadurade"W's"
Esta configuración tiene sus diagonales en direcciones alternadas y generalmente
combinadas con elementos verticales o postes. Una variación de ésta tiene dos
sistemas de diagonales en direcciones opuestas, la armadura de "X's", también
conocida como "sistema Eiffel". La armadura "de celosía" tiene tres sistemas de
diagonales tipo "W" superpuestos

12. Puentes
Metálicos
Tiposdearmadurarígida
Combinan las planchas y estribos de los puentes de placas con las vigas y estribos
de los de viga; esta combinación forma unidades sencillas sin articulaciones de
unión entre las piezas. Son armaduras de acero rodeadas de hormigón. De origen
muy reciente, resultan sumamente útiles para separar en niveles los cruces de
carreteras y ferrocarriles. En estos cruces suele ser conveniente que la diferencia
de niveles sea mínima y los puentes de la clase que nos ocupa son susceptibles de
recibir menor altura en un mismo tramo que los otros tipos.

13. Puentes
Metálicos
Tiposdearmadurasencilla
Las armaduras de los puentes modernos adoptan muy variadas formas. Las
armaduras Pratt y Warren, de paso superior o inferior, son las más utilizadas en
puentes de acero de tramos cortos. Para los puentes de tramos largos se emplea la
armadura Parker, de cordón superior curvo, también llamada armadura Pratt, y para
los de vanos largos y viga de celosía sencilla se utilizan estructuras con entrepaños
subdivididos
devigaslaterales
En este tipo de estructura se desarrolla compresión en la parte de arriba y tensión
en la parte de abajo. La madera y la mayoría de los metales son capaces de resistir
ambos tipos de esfuerzo, al igual que el hormigón con refuerzo de acero.

14. Puentes
Metálicos
Armadura
La armadura es una viga compuesta por elementos
relativamente cortos y esbeltos conectados por sus
extremos. La carga fija del peso del pavimento y la
carga móvil que atraviesa el puente se transmiten por
medio de las viguetas transversales del tablero
directamente a las conexiones de los elementos de la
armadura.
En las diversas configuraciones triangulares creadas por el ingeniero diseñador, cada
elemento queda o en tensión o en compresión, según el patrón de cargos, pero nunca están
sometidos a cargos que tiendan a flexionarlos. Este sistema permite realizar a un costo
razonable y con un gasto mínimo de material estructuras de metal que salvan desde treinta
hasta más de cien metros, distancias que resultan económicamente imposibles para
estructuras que funcionen a base de flexión, como las vigas simples. Existen múltiples
maneras de colocar efectivamente los elementos de las armaduras.

15. Las vigas son elementos estructurales que pueden soportar cargas apreciables con
alturas limitadas. Sin embargo, esta condición hace que las deflexiones sean
grandes y requieran ser controladas, mediante alturas mínimas. También exige que
los materiales usados puedan resistir esfuerzos de tensión y compresión de casi
igual magnitud. Para optimizar su uso, la industria de la construcción ha
desarrollado los denominados «perfiles estructurales de ala ancha» de acero
estructural, los cuales, sin embargo, tienen limitaciones por la posibilidad de
pandeo en la zona de compresión de la viga.
Puentes
Metálicos
Vigas

16. Puentes
Metálicos
Vigas
En vigas en «celosía», como la
sección no es continua, las fuerzas
resultantes de compresión y
tensión se concentran en los
elementos de la parte superior e
inferior, y actúan en sus áreas
transversales; el brazo del par o
momento resistente, característico
de la flexión, es prácticamente
constante, pues no existe la
distribución triangular de
esfuerzos. La capacidad a cortante
de la viga es suministrada por los
elementos diagonales, que en este
caso actúan a compresión.

17. Puentes
Metálicos
Tipos de
Apoyo
Las pilas corresponden a la parte de la subestructura que soporta el
tablero de la superestructura, las cuales tienen cimentación superficial
o profunda a través de pilotes o caissons. La mayoría son en concreto
reforzado y de tipo muro, columnas con viga cabezal y torre metálica.
Placas de Neopreno
Fijo de Acero Balancín
Rodillos

18. Puentes
Metálicos
Diseño
4
Todo puente debe ser diseñado para soportar con seguridad todos los
vehículos que puedan pasar sobre él, durante su vida útil. Sin embargo, no
es posible para el diseñador conocer con exactitud que vehículos
solicitarán la estructura o cuál será la vida útil del mismo.
Para garantizar la seguridad de
la estructura, se deben mantener
algunas medidas de control y
hacerse algunas previsiones en
cuanto a la resistencia para
soportar cargas actuales y
futuras.

19. Puentes
Metálicos
Diseño
Según el Departamento Estructural del
Ministerio de transporte y Obras Públicas
para el diseño de puentes metálicos se
utiliza el método LRFD, el mismo que sirve
para los estados límite de resistencia de
las estructuras mediante el cual ningún
estado límite aplicable es excedido cuando
la estructura está sujeta a todas las
combinaciones de carga factorizadas.
Consiste en proporcionar la estructura de
tal manera que la resistencia requerida
sea menor o igual que la resistencia de
diseño de cada componente estructural.

20. Puentes
Metálicos
Ventajas
CONSTRUCTIVAS:
Óptima para encañonados, altas pendientes, donde no permita instalar apoyos
temporales.
Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura
Facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son
la soldadura, los tornillos y los remaches.
Rapidez de montaje
Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaños y formas.
Resistencia a la fatiga.

21. Puentes
Metálicos
Ventajas
AMBIENTALES:
No contamina el medio ambiente
No requiere la utilización de los recursos naturales
Se minimizan los residuos que afectan el entorno ecológico.
El acero es 100% reciclable.
ECONÓMICAS:
Disminución de cargas muertas entre 40% a 50% reduciendo los costos en cimentación.
Beneficio económico para la región por el plazo reducido de la obra.
Menores costos para ampliación de capacidad.

22. Puentes
Metálicos
Desventajas
COSTOS DE MANTENIMIENTO:
La mayor parte de estructuras metálicas son susceptibles a la corrosión al
estar expuestos a agua, aire, agentes externos, cambios climáticos por lo
que requieren de pintado periódico.
CORROSION:
La exposición al medio ambiente sufre la acción de agentes corrosivos por lo
que deben recubrirse siempre con esmaltes primarios anticorrosivos.
COSTO DE PROTECCION CONTRA FUEGO:
Debido a este aspecto su resistencia se reduce considerablemente durante
incendios.

23. Puentes
Metálicos
Desventajas
FRACTURA FRÁGIL:
puede perder ductilidad bajo ciertas condiciones provocando la falla frágil en lugares
de concentración de esfuerzos.
Las cargas producen fatiga y las bajas temperaturas contribuyen a agravar la
situación.
Susceptibilidad al pandeo por ser elementos esbeltos y delgados.

24. Puentes
Metálicos
Criterios
Aproximado
s

25. Puentes
Metálicos
Consideracion
es
Constructivas
Materiales:
•Certificados de calidad de origen del material en cuanto a
posición química y resistencia.
•Ensayos de tensión, análisis químico.
•Verificar la homogeneidad del material por medio de
ultrasonido y medición de espesores de algunas láminas.
1
Calidad:
Cumpliendo con las especificaciones, la calidad del producto
(control de cronogramas, materiales, fabricación, embalaje y
montaje).
2

26. Puentes
Metálicos
Consideracion
es
Constructivas
Ensamble:
Consiste en el armado y soldadura de un elemento principal
que se compone de platabandas, almas, atiesadores, cartelas,
ángulos de conexión, etc.
3
Pre-ensamble:
•Rectificar longitud total y camber o contra flecha del puente
•Corregir defectos e imprecisiones por el proceso de
preparación y soldadura del material
•Confirmar el ensamble adecuado y ajuste de uniones de
campo, estampe del soldador.
•Revisión detallada dimensional
4

27. Puentes
Metálicos
Consideracion
es
Constructivas
Montaje:
La operación de montaje es la parte de mayor importancia de
todo el proceso constructivo, se compone de: transporte,
armado en sí de la estructura, soldadura, control e
inspección. En el montaje se realiza el ensamble de los
distintos elementos, a fin de que la estructura se adapte a la
forma prevista en los planos de taller con las tolerancias
establecidas. No se comienza el atornillado definitivo o soldeo
de las uniones de montaje hasta haber comprobado que la
posición de los elementos de cada unión coincida con la
posición definitiva.
5

28. Puentes
Metálicos
Consideracion
es
Constructivas
TRANSPORTE: El transporte de los elementos estructurales hacia su sitio final se lo efectúa
por medio de grandes camiones, tráileres, en tanto que el transporte interno se lo efectúa
con ayuda de grúas, plumas o tecles, con las respectivas instrucciones de seguridad
especificadas por la compañía a cargo del levantamiento de la estructura. El transporte
debería realizarse fuera de horarios de trabajo de los soldadores con la finalidad de
optimizar el desempeño y tiempo efectivo de trabajo.
ARMADO O MONTAJE: En el armado se construyen los cordones de soldaduras
provisionales como paso previo para la soldadura definitiva de las juntas.
SOLDADURA: Dentro de los procesos señalados este sin duda es el más importante debido
a que la soldadura es una forma de unión.
CONTROL: Se puede efectuar ensayos para verificar la calidad del acero antes de efectuar la
construcción, determinando la calidad (límite de fluencia, tracción, tracción y compresión),
el control de la calidad en las uniones durante la prefabricación y el montaje, se comprueba
además que el material de aporte sea el correcto, que se usen los voltajes o amperajes
adecuados, posiciones de soldadura, y que se cumplan los espesores.

29. Ferrocarriles
El ferrocarril tiene la característica de ser un transporte guiado, sus movimientos están
limitados a la ubicación de los carriles o rieles.
Es un transporte seguro, estable y económico, aunque su costo inicial es muy elevado. El
consumo de combustible de un tren es 3 veces menor que el de un equipo de carretera
para iguales cargas y distancias. La carga llega a destino toda al mismo tiempo, requiere
menos personal para su traslado y generalmente sus tarifas por kilómetro son más
baratas.
Las ruedas de los equipos ferroviarios están fijados a los ejes (calado), lo que los hace
más fuertes pero tiene el inconveniente de que al entrar en las alineaciones curvas
resbala una con respecto a la otra, para evitar esto las ruedas se construyen de forma
cónica, lo que permite que al circular por las curvas, las ruedas tengan una misma
velocidad lineal, debido a la diferencia de diámetro en las ruedas.

30. Ferrocarriles
Las cargas, excepto en las locomotoras de vapor; se aplican
en el exterior de los ejes, en las manguetas o muñones. Esto
permite que el equipo sea más ancho y por ende permitir más
cargas, esto último también es posible por estar la carrocería
o caja sobre las ruedas.
Los ejes son paralelos en cada bogie (truck o carretilla), para
girar en una curva se realizan dos movimientos, uno alrededor
del eje del radio de la curva y otro alrededor de un punto
denominado centro de giro del truck o bogie ( Ver fotos en
anexo)
Para evitar que las ruedas
se salgan de los carriles,
éstas tienen pestañas en
su borde interior.

31. Ferrocarriles
Tipos de Equipos
Ferroviarios
Equipos tractivos:
Los equipos tractivos son los
que generan el movimiento,
pueden ser: locomotoras,
coches motores y otros equipos
automotores, como grúas,
autodresinas, entre otros.
Los equipos ferroviarios se ubican en dos grupos:
Equipos de Arrastre:
Vagones: Los vagones pueden
ser para cargas, expresos o
para pasajeros, cada uno de
ellos con sus características
específicas.

32. Ferrocarriles
Equipos
Tractivos
Devapor:
Como combustible pueden utilizar: carbón mineral, fuel oíl o madera según su
fabricación. El vapor producido hace mover los pistones que a su vez mueven las barras
que están unidas a las ruedas. Este tipo de locomotora aún se utiliza.
Las locomotoras según la energía que utilicen pueden ser:Diesel-hidráulicas
El motor diésel alimenta unas bombas de presión que hacen mover el
mecanismo de los ejes de los bogíes de las locomotoras o las barras unidas a
las ruedas, semejantes a las de las locomotoras de vapor
Diesel-eléctricas:
El motor de combustión interna mueve un generador que produce la
electricidad necesaria para mover unos motores eléctricos de tracción
instalados en los ejes de los bogíes.

33. Ferrocarriles
Equipos de
Arrastre
Los equipos para cargas, según el tipo de mercancía que traslade pueden ser:
Casillas:
que se utiliza para el traslado de productos envasados, tanto en cajas
como en sacos, que requieren de cierta protección contra el intemperismo,
Cajoneso
góndolas:
estos equipos son abiertos por arriba o presentan barandas altas, se utilizan
para la carga de mercancías a granel, fundamentalmente granulados.
Tolvas
para materiales que se descarguen por gravedad, como piedra para el
balasto, azúcar a granel, entre otros.

34. Ferrocarriles
Equipos de
Arrastre
Planchas
o plataformas, equipos lisos, para cargas de gran dimensión.
Cisternas:
Cisternas para líquidos, silos para cereales.
Jaulas:
Para la carga de ganado y para caña de azúcar

35. Ferrocarriles
La
superestructura
de la vía férrea
La superestructura de la vía
férrea se compone de varios
elementos como son: carriles,
traviesas, elementos de
sujeción o pequeño material de
vías, elementos de apoyo y
aparatos de vías.

36. Ferrocarriles Carriles
Los carriles son elementos de acero laminado sobre
los cuales de desplazan las ruedas de los equipos
rodantes. Tienen la función de recibir las cargas que
provienen de las ruedas y trasmitirlas hacia los
apoyos, así como deben ser lo suficientemente
resistentes como para soportar las cargas debidas al
movimiento de serpenteo de los equipos ferroviarios,
sin sufrir grandes deformaciones tanto en el plano
horizontal como en el vertical. Estos movimientos
aplicados al carril le traen asentamiento en los
apoyos, flexión en los planos, torsión, aplastamiento,
desgaste y algunas veces partidura del metal, así
como la deformación de la vía en su conjunto que se
representa por pandeos.

37. Ferrocarriles Carriles
A mayor carga por rueda, a mayor velocidad de
movimiento del equipo rodante, a mayor
volumen o tensión de carga que circule sobre el
carril; mayor deberá ser su resistencia (mayor
momento de inercia, mayor módulo de sección),
mayor la resistencia al desgaste, mayor deberán
ser su dureza, la viscosidad de su metal, su
resistencia, tensiones local y total,
especialmente la de contacto. La resistencia
total a la flexión, su dureza y su resistencia al
desgaste en general lo garantizan el uso de
aceros de alto contenido de carbono. Por eso los
carriles más potentes y pesados, generalmente
tienen alto contenido de carbono

38. Ferrocarriles
Proceso
Constructivo
El trazo, está condicionado por las características topográficas del
terreno sobre el cual se construye. Aunque se deben evitar
pendientes fuertes, y de hecho algunas son inadmisibles, por razones
económicas del trazado de una vía férrea debe adaptarse tanto como
sea posible a la configuración natural del terreno; para ello se utiliza
en su diseño una combinación de líneas rectas y tramas curvas tanto
en planta como en perfil.
1

39. Ferrocarriles
Proceso
Constructivo
LIMPIEZA DEL TERRENO
Es la remoción de la vegetación existente en las áreas que se
construirán los terraplenes o taludes con el objeto de eliminar la
presencia de material vegetal impedir daños en la obra y mejora la
visibilidad. Este incluye:
2
Tala de árboles y arbustos
Roza que consiste en cortar y retirar la maleza, hierba o residuos de
hierbas
Desenraice consiste en sacar los troncos o tocones con o sin raíces
Limpieza final

40. Ferrocarriles
Proceso
Constructivo
MEJORAMIENTO Y COMPACTACION DEL SUELO
El material proveniente de los bancos se descarga sobre la
superficie donde se extenderá, y este se prepara para lograr el
contenido de humedad en el cual debe de ser compactable.
3

41. Ferrocarriles
Proceso
Constructivo
COLOCACIÓN DE BALASTO
Posteriormente el balasto debe de cumplir con las siguientes
normas:
4
Granulometría: de 2 a 4 cm.
Forma: fragmentos angulosos, bastantes uniformes.
Terrones de arcillas: 0.5%
Elementos blandos: 5%
Desgaste: mayor del 40%

42. Ferrocarriles
Proceso
Constructivo
COLOCACIÓN DE DURMIENTES
Son piezas que se colocan transversal mente a cada 25 cm.
Como espacio mínimo, sobre el balastro para proporcionar a
los rieles de la vía un soporte adecuado.
son colocas con la maquina de renovación y colocación de
cambios.
5

43. Ferrocarriles
Proceso
Constructivo
COLOCACION DEL RIEL
La colocación de los rieles lo hacemos con la ayuda de la
maquina estabilizadora y compactadora ya q es la que pone el
riel en los durmientes de manera muy fácil y precisa.
6
Barras metálicas sobre las que se desplazan las ruedas de los trenes y
tranvías.
Está formado por tres partes que son: la cabeza u hongo de riel, el alma y
el patín.

44. Ferrocarriles
Proceso
Constructivo
FIJACIÓN DEL RIEL
La fijación del riel nos sirve para que no tenga movimiento y
tenga un mayor soporte cuando pasa el tren sobre el riel, son
fijados a las traviesas con ayuda de tornillos o ganchos
fijadores.
7

45. Ferrocarriles
Proceso
Constructivo
DISTRIBUCIÓN DE BALASTO
La distribución del balasto en la banqueta en forma de talud
para una buena geometría y asentamientos de la traviesa con
el balasto con ayuda de la máquina retroexcavadora bivial 20
TRR.
8

46. Ferrocarriles
Proceso
Constructivo
REGULACIÓN Y PERFILADO DEL BALASTO
Para evitar que aparezcan pandeos en las vías, y hacer un
buen perfil de banqueta para que este bien distribuido el
balasto en ambos lados y crean un ángulo de talud igual
9

47. Ferrocarriles
Proceso
Constructivo
BATEADO DEL BALASTO
Al batear se compacta el balasto debajo de la traviesa,
creando así un apoyo estable.
Los bates se introducen en el balasto verticalmente y lo
compactan mediante un movimiento de cierre por debajo de la
traviesa.
10

48. Ferrocarriles
Proceso
Constructivo
DISTRIBUCIÓN DEL BALASTO SOBRE LA VÍA FÉRREA
Por ultimo tenemos que hacer una última distribución de
balasto sobre las vías férreas para ayuda a las traviesas
cuando reciben las cargas y los movimientos de la locomotora.
11

49. Ferrocarriles

50. Bibliografía
https://prezi.com/07lt5mz9jeaw/proceso-construcctivo-de-una-via-ferrea-swxtwr/
http://www.monografias.com/trabajos95/diseno-construccion-y-conservacion-
vias-ferreas/diseno-construccion-y-conservacion-vias-ferreas.shtml#laviaferra
http://www.monografias.com/trabajos81/puentes-metalicos/puentes-
metalicos2.shtml
http://www.construmatica.com/construpedia/Medios_de_Uni%C3%B3n_de_las_E
structuras_Met%C3%A1licas
http://www.construmatica.com/construpedia/Fases_de_Ejecuci%C3%B3n_en_Taller
http://www.construmatica.com/construpedia/Ejecuci%C3%B3n_de_las_Obras

51. · Generalidades y Proceso Constructivos de
Puentes Metálicos y Ferrocarriles ·
Autora:
· AnaBastidas ·
Profesor:
· Víctor Ramírez ·