CARGAS QUE ACTÚAN SOBRE LOS PUENTES

Entre las diversas solicitaciones que se deben considerar en el diseño de los puentes, se tiene: el peso propio, el peso muerto, la carga viva, el impacto, el frenado, el viento, la fuerza de la corriente de agua, la subpresión, la fuerza centrifuga, el sismo y otras particulares como ser el choque de los hielos, etc.

Las magnitudes de estas solicitaciones están basadas en datos empíricos y están definidas en normas o reglamentos para el diseño de los puentes.

En el presente capítulo se usarán como base las normas AASHTO (American Asociation of State Highway and Transportation Officials) cuya aplicación fundamental es para puentes camineros, con algunas modificaciones que proponen los expertos en el diseño de puentes en el Perú.

Cargas por peso propio y peso muerto.

El peso propio (pp)

Como “peso propio” se considera a las cargas de todos los elementos propios del conjunto estructural portante.

Corresponde a todos los materiales que para un elemento dado, contribuyen a la capacidad portante del mismo.

Ejemplos: el peso propio de vigas, losas, columnas, etc.Este peso depende de las dimensiones finales de los elementos; para su

determinación se podrán usar los valores unitarios de algunos materiales más empleados que se muestran en la siguiente tabla:

TIPO DE MATERIAL PESO VOLUMÉTRICO (kg/m3)Acero 7850Hierro fundido 7200Aluminio 2800Concreto Armado 2400Concreto simple o ciclópeo 2300Albañilería de ladrillo 1800Asfalto 2000

TIPO DE MATERIAL PESO VOLUMÉTRICO (kg/m3)Arena 2000Albañilería de piedra 2500Relleno de tierra arenosa o gredosa 1600Relleno rocoso 1800Madera seca 760Madera verde 845

Peso muerto (carga muerta CM )Está constituido por el peso de todas las partes sobrepuestas del

tablero que no forman parte de la estructura resistente, por ejemplo: capa de superficie de rodadura (asfalto), veredas, barandas, rieles, durmientes, cables, tuberías, balasto, etc. El peso muerto se calcula de acuerdo a las propiedades y dimensiones de los materiales en cada caso particular. Algunos Ejemplos:

Sobrecargas VehicularesLa carga viva en los puentes está constituida por el peso de los vehículos

más los efectos derivados por su naturaleza dinámica y móvil.Además, en el caso de los puentes urbanos, se debe considerar la carga viva

peatonal en las veredasPara evitar las confusiones que muchas veces se presenta, es necesario

comprender y diferenciar adecuadamente lo que son estas distintas cargas:Cargas reales que circulan por el puente,Cargas máximas legalesCargas de diseño

Las cargas reales.• Son cargas móviles que realmente circulan por un puente, estas son de

magnitud y distribución muy variada, por ejemplo, un camión volvo de 26.5 toneladas tiene mayor peso que un micro-bus.

Las cargas máximas legales.• Son las cargas máximas que están autorizadas a circular libremente por las

carreteras y puentes de la red vial. Cada país tiene al respecto sus normativas para el peso máximo por eje. Además, nuestro país es firmante de la decisión Nº 94 del Acuerdo de Cartagena que fija las cargas mínimas para el diseño de los puentes de la red vial de todos los países del Grupo Andino.

• En el Perú esto está establecido en el Reglamento Nacional de Vehículos DECRETO SUPREMO Nº 058-2003-MTC – Anexo 4 Pesos y Medidas – Numerales 1 y 6 (Pág. 78 – 86)

Carga viva de diseño.• La carga viva de diseño, es aquella que se utiliza para el diseño estructural.• En vista del amplio espectro de tipos de vehículos que pueden actuar sobre

un puente de carretera, lo que se hace es utilizar un sistema hipotético de cargas y no un sólo camión de diseño.

• Con dicho sistema de cargas, debe ser posible simular las condiciones más desfavorables que causan los vehículos reales normales.

• La carga viva que el proyectista debe utilizar en el diseño se establece en Normas, Códigos o Especificaciones de diseño de puentes.

• En la fecha, en nuestro país no existe un reglamento para el diseño de puentes.

• Durante muchos años se ha utilizado las especificaciones americanas de la AASHTO y desde hace algunos años, el MTC emplea las normas Francesas.

Cargas vivas para puentes carreteros según la Norma AASHTO y Francesa.

SEGÚN EL REGLAMENTO AASHTO , LA CARGA VIVA A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE PUENTES DEBE SER:La American Association of State Highways and Transportation Officials (AASHTO

2004) de los Estados Unidos de América contiene las especificaciones que normalmente utilizan en el proyecto de puentes la mayoría de los países del mundo.

Estas especificaciones han ido evolucionando al paso del tiempo pudiéndose mencionar la de 1931 como la primera y ya suman más de 15 hasta la actualidad.

Según la AASHTO hay dos clases principales de camiones: los denominados con la letra H los designados con las letras HS

Los camiones de tipo H: • Tienen sólo dos ejes y el número que le sigue a la H en la denominación

indica el peso total del camión cargado (en toneladas).

Los camiones HS• Son vehículos tipo, con tractor y semirremolque, es decir, tres ejes.• El número que sigue a las letras HS es el peso del tractor o par de ejes

delanteros. El peso del semirremolque o tercer eje es el 80% del peso del tractor.

• Nótese que la distancia entre el eje con carga P2 y el eje con carga P3 puede

variar entre 4.27 y 9.14, dado esto a que la norma define que podrá tomarse

a aquel número que cumpliendo con el intervalo nos brinde los esfuerzos

más desfavorables para el elemento que se esté analizando.• La norma plantea además que cuando se utilice el camión H20 o el HS20 los

ejes de 160kN se desdoblen en ejes de 80kN con separación de 1.2m, mas

desfavorables estos para luces mayores de 3.2m y se recomienda entonces

para luces menores el camión H15 con eje trasero de 120kN.

Equivalencias:HS 20 = H 20 S 16 HS 25 = H 25 S 20

SEGÚN LA NORMA FRANCESA, LA CARGA VIVA A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE PUENTES DEBE SER:Emplea dos tipos de carga para el análisis, los cuales se denominan A y B.Este sistema considera al ancho de la carretera para establecer una

clasificación de la misma.Considerando los dos tipo de carga A y B se clasifica la carretera según su

ancho: 1 CLASE: mayor o igual a 7m 2 CLASE: entre 7 y 5.5m 3 CLASE: menor o igual a 5.5m

El ancho de influencia de un vehículo es de 3m.Excepción a la regla para un ancho de 5m equivale a 2 vías.

TIPOS DE CARGASISTEMA A: • No considera camión de diseño, sino que idealiza una carga uniforme (Q)

que va distribuida a lo largo del puente.• Carga uniforme Q: según la fórmula:

a1: Se calcula con la siguiente tabla

a2:

Donde V = ancho de la calzada / N° de vías cargadas

A:A = 230 + 3600 / (L+12)

Donde:L: luz cargada en metros, en caso de varios tramos L será la suma de las luces.

SISTEMA B:

Para el sistema B adopta el uso de camiones y/o ruedas. Existen tres tipos de cargas:

• Sistema Bc: Considera dos camiones de diseño que actúan al mismo tiempo en la vía, teniendo como cargas de diseño las sobrecargas C-30.

• Sistema Bt: Considera un camión de diseño de dos ejes de 32 ton

• Sistema Br: Compuesta por una sola rueda de 10 ton.

TRABAJO DE INVETIGACIÓN

DESARROLLAR: 1. Cómo se originan los camiones H y HS de la norma AASHTO.2. Carga viva equivalente.3. Otras cargas que actúan en los puentes: Impacto, sismo, viento,

frenado, fricción, cargas en veredas y barandas, Cargas hidrostáticas, Empuje de tierras, etc.

PRÓXIMA SEMANAEVALUACIÓN T1.