TRABAJO EDIFICACIÓN III 0BRAS FLUVIALES Y MARÍTIMAS

SECCION 01 NIVEL 4 TEC. EN CONSTRUCCIÓN M/EDIFICACION LISTADO DE OBRAS FLUVIALES : • PRESAS. • ACUEDUCTOS. • MEJORAMIENTO DE RIVERAS. • CANALIZACIONES. • GAVIONES. MARÍTIMAS : • MUELLES. • ESPIGONES. • MOLOS DE ATRAQUE. • PUERTOS. • ROMPEOLAS. • PUENTES 1

GAVIONES INTRODUCCIÓN Cuando los ríos son de fuerte pendiente, las crecidas son rígidas por las tormentas, y las aguas adquieren, por lo tanto, grandes velocidades, como ocurre por regla general en una mayoría de los ríos y torrentes, se originan los tres grandes daños característicos erosión transporte de tierra y piedras y sedimentación de los mismos. Las correcciones de un cause han de estudiarse detenidamente pues en muchas ocasiones no se trata solo de rellenar huecos que la rapidez de la corriente ha producido, o desviar el cause en un lugar determinado. Ocurre con frecuencia que la sedimentación va formando a veces una especie de presa que va elevando el nivel del agua, produciéndose inundaciones en otros lugares más altos, o bien, al ser destruida por la misma corriente, se producen inundaciones en parajes mas bajos. Por ello, estos daños, una ves estudiado el origen de los mismos han de tratar de evitarse con diversos sistemas de defensa de los cuales destacaremos los más importantes. DEFINICION Los gaviones son cajas de alambre que se rellenan de piedras. Varias son las ventajas de este sistema. La primera buena cualidad estriba en el hecho de que no pierde contacto con el fondo cuando se va sofocando éste, pues, el gavión se va deformando paulatinamente hasta tocar nuevo fondo. Esta deformación, que puede llegar, sin romperse, hasta el 7 de la longitud, se acusará en su parte alta, pero aquí es de fácil reparación, pues ésta sólo consiste en colocar nuevos gaviones hasta lograr un enrase igual al desaparecido. También resulta económico, ya que sólo a la malla y a la mano de obra puede atribuírsele un precio, pues constituye el conjunto un muro de piedra en seco donde la piedra o canto rodado por lo general abunda. El mayor peligro para los gaviones está en la posible oxidación de la malla cuando ésta se encuentra alternativamente sumergida y al aire, aunque también es cierto que este hecho tarda en producirse, ya que la malla es en todos los casos de alambre galvanizado, pero cuando esto llega ya se ha producido un perfecto asentamiento. Los gaviones, pueden ser paralelepípedos o cilíndricos. Los datos generales para ambos modelos son los que se indican en las tablas XII y XIII.

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Cuando el muro o dique constituido por gaviones es de cierta altura ( a partir de un metro aprox. ), se disponen éstos escalonándolos, de forma que el saliente A es siempre de 0,30 a 0,40 metros, si B es de un metro. Sobre la base gravitará una carga Q que será : Q = Kg/m³ gavión X volumen Y el empuje E será : E = Q x coeficiente rozamiento Coeficiente que, en cualquier caso, es mayor que el de la mampostería. Al colocar la primera hilada o base de gaviones, ésta debe ser de poco espesor (unos 50 cm), para así ser más factible el amoldamiento al fondo en caso de socavones. Sobre esta primera hilada se colocan, hasta alcanzar la altura proyectada, otras que ya pueden ser de mayor espesor. Conviene que, cuando la altura de un gavión pase de un metro, se atiranten las caras durante el relleno y cosido, sujetándolas con tablas que su vez se sujetarán con puntales de hierro. Para el relleno de gavión que ha de formar la base, conviene que se haga con piedras pequeñas a fin de facilitar la flexión del conjunto en caso de socavones. Según se va llenando deben ponerse tirantes de alambres en sentido horizontal, para evitar las deformaciones, siendo también convenientes ponerlos en las esquinas con igual objeto.

Estos gaviones paralelepípedos o rectangulares una vez colocados en su lugar, se procede al llenado y cosido y no necesitan ninguna otra manipulación. Los gaviones cilíndricos tienen como principal misión rellenar aquellos huecos que existen bajo el agua, hasta lograr la base horizontal necesaria donde asentarán los gaviones paralelepípedos, formando su cimentación en los fondos irregulares. Estos gaviones se llenan de piedras fuera del lugar en que han de estar asentados, haciéndolos rodar luego por el talud de la margen del río hasta hacerlos caer, paralelos a la corriente, para formar la ya mencionada base. 3

Antes de proceder al llenado es muy conveniente colocar un tirante de alambre de extremo a extremo en su parte interior, y fijo a los centros de ambos círculos, con objeto de evitar la deformación longitudinal de la pieza al ir llenándose de piedras. Una vez colocados en su correspondiente lugar, se asientan sobre ellos, puestos a través, los rectangulares. Hemos incluido en la figura 6 una de las llamadas corazas, las cuales, según puede verse, consisten en una tela metálica rectangular, sobre la que van cosidas otras más pequeñas formando una serie de bolsas que, una vez llenas de piedras, se cosen, se formando como un almohadillado. Para su puesta en obra se clavan al suelo por los extremos y en algunas de las iniciaciones de las bolsas hasta lograr una perfecta sujeción. Estas piezas complementan a las anteriores y protegen los taludes, formando un todo compacto al ser cosidas a los gaviones horizontales. Las principales aplicaciones de los gaviones son : construcción y reparación de presas; construcción de ataguías y desviación de corrientes; defensa de pilas y estribos de puentes; relleno de huecos en los cauces; escolleras para protección de márgenes erosionadas ; pequeñas presas en los barrancos para impedir que la velocidad de las aguas torrenciales erosionen, etc.

PROCESO CONSTRUCTIVO DEL GAVION A) LO PRIMERO QUE HAY QUE HACER ES DESEMPACAR Y DESPLEGAR CADA UNO DE ELLOS. B) UTILIZANDO LOS ALAMBRES DE REFUERZO DE LAS ARISTAS, UNIRLOS PARA FORMAR LA CAJA, ASI COMO PARA FIJAR LOS DIAFRAGMAS O SEPARADORES INTERIORES. CUIDANDO QUE EL DIAFRAGMA QUEDE EN LA MISMA ESCUADRIA DE LA MALLA EN QUE ESTA COLOCADO. C) PROCEDEMOS A COSER LAS ARISTAS, PARA ESTO UTILIZAMOS ALAMBRE GALVANIZADO CLASE III 13.5. LA FORMA DE COSER ES HACIENDO UN HILVAN SENCILLO, Y A CADA 10 O 15 CMS HACER UNO DOBLE, CON UNA VUELTA AHORCANDO EL ALAMBRE. ESTE TIPO DE ALAMBRE SE UTILIZA EN LAS CUATRO ESQUINAS DEL GAVION, PARA UNIR LOS DIAFRAGMAS AL CUERPO DE LA MALLA SE USA UN AMARRE SENCILLO, SOLAMENTE FIJANDO EL DIAFRAGMA AL CUERPO DEL GAVION. D) UNA VEZ QUE TENEMOS EL GAVION ARMADO EN VACIO, PROCEDEMOS A COLOCARLO EN SITIO, SE RECOMIENDA HACER TENDIDOS DE LOS GAVIONES QUE SE CALCULEN LLENAR 4

EN EL JORNAL, EN ESTE MOMENTE SE UNEN TODOS ENTRE SI, PRIMERO CON PUNTOS DE AMARRE COMO LOS UTILIZADOS PARA AMARRAR FIERRO EN LA CONSTRUCCION, Y POSTERIORMENTE SE EFECTUA UN COSIDO IGUAL AL DE LAS ARISTAS, ESTO ES MUY IMPORTANTE, YA QUE DE ESTA MANERA TENDREMOS LA UNION REQUERIDA PARA HACER UNA OBRA MONOLITICA. E) PROCEDEMOS AL LLENADO DEL GAVION, UTILIZANDO PARA ELLO PIEDRA CALIZA SANA NO INTEMPERIZABLE CON UNA GRANULOMETRIA RECOMENDABLE DE 4" A 8" DE DIAMETRO Y UN PESO ESPECIFICO DE 2300 A 2500 KG/M3. LA PIEDRA DEBE IR ACOMODADA DE TAL FORMA QUE SE EVITE AL MAXIMO EL NUMERO DE HUECOS, PARA DAR EL MAYOR PESO ESPECIFICO A LA OBRA EN CUESTION. SE RECOMIENDA RESPETAR LA CAPACIDAD DEL GAVION, YA QUE UNA DE LAS FALLAS HABITUALES CONSISTE EN SOBRE LLENAR LOS GAVIONES, MOTIVANDO LA MAL FORMACION DE LOS MISMOS Y ADEMAS UTILIZANDO DE MAS (DESPERDICIANDO) MATERIAL DE RELLENO F) EN LOS GAVIONES DE UN METRO SE SECCION SE RECOMIENDA EL USO DE TENSORES QUE SE HACEN CON EL MISMO ALAMBRE QUE SE UTILIZA EN EL COSIDO. SE COLOCAN DOS TENSORES POR METRO LINEAL, PASANDO EL ALAMBRE DE UN CARA DEL GAVION A LA OPUESTA, CUIDANDO QUE EL TENSOR PASE POR LO MENOS POR DOS ESCUADRIAS DE LA MALLA. SE REQUIERE DOS CAPAS DE TENSORES, UNA A UN TERCIO DEL LLENADO Y LA OTRA A DOS TERCIOS. G) PARA CERRAR LAS TAPAS SE AUXILIA CON UNA BARRA DE LINEA PARA HACER PALANCA Y QUE LA TAPA LLEGUE A LA CARA DEL GAVION, SE HACEN PUNTOS DE AMARRE A CADA 30 CMS. APROXIMADAMENTE Y EN SEGUIDA SE COSE A TODO LO LARGO DEL GAVION, PARA LOS DIAFRAGMAS SOLO SE UTILIZAN LOS PUNTOS DE AMARRE, PARA FIJAR LA TAPA, SIN HACER EL COSIDO CONTINUO. H) LOS SIGUIENTES NIVELES DE GAVION SE UNEN AL ANTERIOR COSIENDOSE CON EL ALAMBRE QUE SE UTIILIZA EN LOS PASOS ANTERIORES. Consideraciones Generales En el transcurso del tiempo, la erosión transforma lentamente, pero en forma continua, la corteza terrestre. Este proceso es el resultado de la acción combinada de diversos factores, principalmente, el agua, el viento y la temperatura. La rapidez con que se efectúa este fenómeno depende de las características geológicas y climáticas de cada región y en casos particulares de la alteración del medio causada por el hombre. La presencia de cárcavas en un terreno indica un grado avanzado de erosión, ya que, por lo general, éstas se inician después de que una gran parte del suelo superficial ha sido arrastrado a causa de una fuerte erosión laminar. Al iniciarse el proceso de la formación de cárcavas, se presenta el estado de zanjeado incipiente, o sea aquel en que la cárcava empieza a notarse sobre el terreno, debido a que el agua que escurre tiende a concentrarse para formar pequeñas corrientes que poco a poco convergen entre sí para dar origen a otras de mayor anchura y profundidad El control de las cárcavas, en su etapa incipiente es sencillo, pues, generalmente, basta pasar el arado o la rastra a través de las pequeñas corrientes o canalillas para que ellas desaparezcan e impedir así su crecimiento posterior y, por lo tanto, la dificultad de su control. En su etapa desarrollada, para disminuir la velocidad del escurrimiento y por tanto reducir al máximo su poder erosivo y evitar en esta forma su crecimiento en profundidad y anchura, el control de cárcavas mediante la construcción de presas como son, por ejemplo, las 5

hechas con gavíones, es solo una parte del control integral de cuencas, ya que este problema para ser resuelto en forma completa, exige un tratamiento adecuado del área total drenada, debido a que si se atiende exclusivamente a las cárcavas existentes, se omite atacar las causas que lo originan. En los ríos que drenan los escurrimientos de la cuenca, en sus curvas se produce el fenómeno de erosión y depósito, por la fuerza centrífuga que se genera en ellas. Por ello, en las curvas, las secciones transversales tienen mayores profundidades cerca de la orilla exterior−, las que disminuyen hacia el interior. Durante el proceso erosivo, el flujo remueve y arrastra principalmente las partículas del pie y de la zona baja de talud de la orilla, con lo que esta tiende a hacerse vertical. Cuando la márgen está formada principalmente por material no cohesivo como son, por ejemplo las arenas y gravas, el talud falla al tender a hacerse vertical. Dicha falla se produce ya sea por deslizamiento o por fracturamiento, hasta que un bloque cae dentro de la corriente. Sí la márgen esta construida por material cohesivo se pueden llegar a formar cavidades al pie del talud antes de que se produzca el colapso y falla de un tramo de la orilla. Después de la falla, la pendiente del talud disminuye y se mantiene así mientras la corriente arrastra todo el material fallado y el ciclo erosivo vuelve a repetirse. Entre las medidas más comunes para proteger las márgenes de los ríos, sobre todo los exteriores de las curvas, están los espigones, los recubrimientos o protecciones marginales y los diques, cuyo propósito principal consiste en evitar el contacto directo entre el flujo con alta velocidad y el material que forma la orilla; esas estructuras pueden ser construidas con una gran variedad de materiales, por solo citar algunos, están los enrocamientos o los gaviones. La erosión que se produce en la cuenca o en los ríos como resultado de un fenómeno natural, es a menudo acelerada cuando el hombre cambia la condiciones naturales del suelo, como son, por ejemplo, las debidas a la desmedida práctica comercial de la tala de bosques, los incendios no sofocados en los bosques, el pastoreo exagerado, la construcción de vías de comunicación, etc. Para el caso particular de las vías de comunicación para proteger los taludes del terraplén, es común en nuestro medio utilizar muros de retención formados con gaviones. PUENTES INTRODUCCION Los puentes son tan antiguos como la civilización misma, desde el momento que alguien cruzó el tronco de árbol para cruzar una zanja o un río empezó su historia. A lo largo de la misma ha habido realizaciones de todas las civilizaciones, pero los Romanos fueron los grandes ingenieros históricos, no habiéndose superado su técnica y realizaciones hasta los últimos dos siglos. Los puentes de Alcántara, Mérida, Córdoba o el Acueducto de Segovia son solamente algunas muestras de su arte e ingeniería que ha llegado hasta nuestros días. La aparición de nuevos materiales de construcción, principalmente el acero, dio paso a un replanteamiento de la situación. La teoría de estructuras elaboró los modelos de cálculo para la comprobación de los diseños cada vez más atrevidos de los ingenieros, como arcos y armaduras para salvar grandes claros. El ferrocarril, como nuevo medio de transporte y como uno de los pilares fundamentales del mundo moderno, vino a acelerar todavía más el desarrollo de los puentes cada vez más grandes, de diseño más elaborado y con técnicas de construcción cada vez más desarrolladas y avanzadas. Ya en el siglo XX el concreto armado y más tarde el concreto presforzado contribuyeron todavía más al desarrollo de esta técnica, abaratando costos, facilitando técnicas, y en definitiva "popularizando" su construcción. Este trabajo de tesis surge de la necesidad de hacer una revisión general de la condición actual de los puentes, 6

debido a que actualmente, circulan cargas mayores a las de proyecto por la red nacional; ocasionando que las funciones estructurales se vean afectadas y se requiera de una supervisión constante para su conservación. Además es de vital importancia para el país el traslado de personas y mercancías, a los centros de producción económica y centros de consumo, México cuenta con una extensa red de transportes aéreos, marítimos y terrestres. Esta última, esta formada por la red nacional de carreteras. Por lo tanto conservar el buen estado del funcionamiento vial es de suma importancia, ya que permite alcanzar los grandes objetivos fijados en los planes de desarrollo y que se traduce en última instancia en elevar la calidad de vida de los habitantes. DEFINICIÓN DE PUENTE Un puente es 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. La infraestructura de un puente está formada por los estribos o pilares extremos, las pilas o apoyos centrales y los cimientos, que forman la base de ambos. La superestructura consiste en el tablero o parte que soporta directamente las cargas y las armaduras, constituidas por vigas, cables, o bóvedas y arcos que transmiten las cargas del tablero a las pilas y los estribos. Para designar su función se dirá: puente para carretera, puente para ferrocarril, puente móvil. La palabra viaducto se reserva para los puentes largos, con frecuencia de claros prolongados, y altura constante. Un puente se divide en tramos, separados por las pilas y que terminan en los estribos.

Las partes que forman un puente son: Elementos portantes (Generalmente vigas). En la Superestructura Diafragmas. Sistemas de piso (Losas). Pilas y estribos. En la subestructura Sistemas de apoyo. Otros elementos de soporte de la superestructura. Pilotes. En la cimentación Zapatas de cimentación. Pilastrones. Juntas de dilatación. Sistemas de drenaje. En el equipamiento Parapetos. Señalizaciones. A continuación se ilustra las partes que conforman un puente:

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SOLICITACIONES PARA PUENTES SOLICITACIONES GEOMÉTRICAS. ESPACIAMIENTO ENTRE PILAS, ORIENTACIÓN Y TIPO. Las pilas de un puente deben ubicarse de acuerdo con los requerimientos de la navegación y de manera que produzcan la mínima obstrucción a la corriente. En general, deben colocarse paralelamente a la dirección de la misma en épocas de avenidas. Asimismo, para dar paso a los materiales de arrastre y a los hielos, los claros del puente y el espacio libre vertical deberán tener la amplitud adecuada, de acuerdo con el tipo de pila y, en caso necesario emplear desviadores de materiales de arrastre. ANCHO DE CALZADAS Y BANQUETAS. El ancho de la calzada será el ancho libre entre las partes inferiores de las guarniciones medido normalmente al eje longitudinal del puente; Si las guarniciones no existen el ancho libre será la distancia mínima entre las cara interiores del parapeto del puente. El ancho de la banqueta será el ancho libre entre la cara interior del parapeto y la parte extrema de la guarnición o guardarueda exterior medido normalmente al eje longitudinal del puente, salvo que exista una 9

armadura, trabe o parapeto adyacente a la guarnición, en cuyo caso, el ancho se medirá hasta la orilla exterior de la banqueta. La cara de la guarnición se define como el parámetro interior, vertical o inclinado de la propia guarnición. Las dimensiones horizontales del ancho de la calzada y de la guarnición se toman desde la base, o desde la base del paño inferior, si se trata de guarniciones escalonadas. El ancho máximo de las guarniciones redondeadas será de 0.23 m. En los tramos de acceso con guarnición y cuneta, ya sea en uno o en ambos extremos del puente, la altura de la guarnición del puente debe coincidir con la de acceso, o ser, preferentemente, mayor. Cuando no se asignen guarniciones en el acceso, la altura de la guarnición en el puente no será menor de 0.20 m y de preferencia no mayor de 0.25 m. Cuando se requieran banquetas para el transito de peatones en las vías rápidas urbanas, deberán aislarse de la calzada del puente por medio de parapetos. GÁLIBOS. A) De Navegación.− La autorización para la construcción de un paso sobre una vía navegable, exceptuando aquellas que por su categoría se hallen previamente autorizadas por la Comandancia de la Guardia Costera, deban obtenerse de esta propia comandancia y de las demás autoridades competentes. B) Vehicular.− Para la circulación de vehículos, el gálibo horizontal será el ancho libre, en tanto que el gálibo vertical será la altura libre, tal como se muestra en la figura siguiente: PARAPETOS. Deberán instalarse parapetos a ambos lados de la estructura del puente para protección tanto del transito como de los peatones, cuando existan banquetas. En los puentes que no pertenezcan a vías rápidas urbanas y que dispongan de banquetas adyacentes a las calzadas, deberá instalarse entre estas dos el parapeto o barrera para calzada, además de un parapeto para banqueta en el lado exterior. A) Parapetos para calzada.− Aunque el propósito principal de los parapetos para calzada es controlar el transito que circula por la estructura, deben tomarse en cuenta otros factores, como son la protección de los ocupantes del vehículo en caso de colisión, y a los peatones que circulan en el puente, además de la buena apariencia y la suficiente visibilidad para los vehículos que lo transiten. Los materiales empleados en los parapetos para calzada serán: concreto, acero o una combinación de ellos. La altura del parapeto para calzada no será menor de 0.69 m, medida desde la corona de la calzada o guarnición al remate superior del parapeto. B) Parapetos para banquetas.− Los elementos de estos parapetos se calcularán de acuerdo con el tipo y volumen del transito de peatones calculado en el proyecto, tomando en cuenta la buena apariencia, la seguridad y la suficiente visibilidad por parte de los conductores. Los materiales empleados en estos parapetos serán: concreto, acero o una combinación de estos materiales. La altura mínima será de 0.91 m (preferentemente 1.07 m.), medida desde la superficie de la banqueta hasta el remate del barrote superior del parapeto. DRENAJE DE LA CALZADA. 10

El drenaje transversal se efectuara por medio del bombeo que se da a la carpeta, y el drenaje longitudinal, por medio de la contraflecha del claro, o bien por la pendiente de la rasante. El agua que se drene por las cunetas del camino debe desviarse, no permitiendo, de ninguna manera, que fluya sobre el puente. Los puentes cortos, de un solo claro, particularmente pasos superiores, pueden construirse sin drenes, efectuándose el drenaje de la calzada del puente mediante conductos abiertos o cerrados colocados en los extremos de la estructura. El drenaje longitudinal de los puentes largos se realiza por medio de drenes o coladeras de dimensiones y en numero suficiente para desalojar debidamente la cuneta. La disposición de los drenes del puente se hará en forma tal que el agua no descargue sobre ningún elemento de la estructura, para evitar su erosión en dicho sitio. Cuando se requieran bajadas, serán rígidas y de material resistente a la corrosión.

SOBREELEVACIÓN. En las curvas horizontales de un puente la sobreelevación se hará de acuerdo con las especificaciones establecidas para la construcción del camino, pero en ningún caso excederá del 10% del ancho de la calzada. REVESTIMIENTO DEL PISO DE PUENTES. El revestimiento del piso de los puentes deberá ser de un material antiderrapante. INSTALACIONES DESTINADAS A SERVICIOS PÚBLICOS. Cuando así se requiera, se tomaran las precauciones necesarias para alojar a las bases y los postes para los cables de los troles o del alumbrado, así como los ductos para el agua, cables de electricidad, teléfono, gas o drenaje.

SOLICITACIÓN DE CARGAS. CARGAS. Las estructuras se proyectarán considerando las siguientes cargas y fuerzas cuando existan: − Carga muerta − Carga viva − Impacto o efecto dinámico de la carga viva. − Cargas por viento − Otras fuerzas, cuando existan, tales como: − Fuerzas longitudinales − Fuerza centrifuga. − Fuerzas por cambios de temperatura.

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− Empujes de tierra. − Subpresión. − Esfuerzos por contracción del concreto. − Esfuerzos de erección. − Presión de la corriente de agua. − Esfuerzos por sismo.

CONCLUSION Los puentes son una parte importante del patrimonio en infraestructura del país, ya que son puntos medulares en una red vial para la transportación en general y en consecuencia para el desarrollo de los habitantes Preservar este patrimonio de una degradación prematura es, pues, una de las tareas más importantes de cualquier administración de carreteras sea publica o privada. Para ello hay que dedicar medios humanos y técnicos suficientes que permitan tener un conocimiento completo y actualizado de su estado, que permita definir el volumen de recursos necesarios para su conservación, y garanticen el empleo optimo y eficaz de dichos recursos. En el terreno de la normatividad también seria útil ampliar la existencia sobre productos de reparación y protección del concreto. En relación con dichos productos también hay que promover la formación de equipos y empresas especializadas en su aplicación que se sumen a las que ya están en el mercado. La conservación de puentes es muy viable; se ha demostrado, a través de varios puentes que se creían inservibles, en la práctica, que con la aplicación del proceso de conservación se arrojan datos exitosos. Se ha demostrado que los productos y procedimientos empleados en la conservación de puentes han evolucionado en tal forma que las estructuras mejoran su capacidad de resistencia, mucho más que en un estado original.

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