DISEO DE PUENTESCARGAS QUE ACTUAN EN LOS PUENTES.

CARGAS EN LOS PUENTESCLASIFICACION: PERMANENTES. VARIABLES. EXCEPCIONALES.

CLASIFICACION . . . Peso Propio de la estructura y cargas muertas.Empuje De Tierras.Deformaciones impuestas.CARGAS PERMANENTES:Son las que actan durante toda la vida de la estructura sin variar significativamente, o que varan en un solo sentido hasta alcanzar un valor lmite:

CLASIFICACION . . . Estructurales: Vigas, tablero, diafragmas, cables, arriostres, etc.No estructurales: Veredas, superficie de rodadura, balastro, rieles, durmientes, barandas, postes, tuberas, ductos y cables.Peso Propio de la estructura y cargas muertas :Se estiman en funcin a las dimensiones de los elementos y al peso del material del que estn construidos:

PESO DE ALGUNOS MATERIALES:

Empuje De Tierras :Se Calcula segn los principios de la mecnica de suelos, utilizando los valores medios de las propiedades del material de relleno.El empuje calculado en ningn caso ser menor que el equivalente a la presin de un fluido con un peso especfico de 5 kN/m3 (510 kgf/m3).En todos los casos se incluir en el diseo, un sistema de drenaje del material de relleno. No obstante debe considerarse la posibilidad que el suelo se sature total o parcialmente a uno o a ambos lados de la estructura de contensin.Cuando la carga viva llegue a ubicarse en un punto cuya distancia horizontal al borde superior interior de la estructura de contencin sea igual o menor a la mitad de su altura, las presiones deben incrementarse considerando un relleno adicional de 0.60 m, de altura.Peso Propio de la estructura y cargas muertas . . .

Empuje De Tierras :En caso la estructura de contencin forme parte de un prtico rgido, solo podr considerarse en el diseo de losa o vigas, hasta el 50% de cualquier efecto favorable debido al empuje de tierras.El empuje puede calcularse con la frmula de Rankine, mediante la siguiente expresin:Donde: = peso unitario del material de relleno.Ka = Coeficiente de presin activah = altura total de la estructura de contencin.h = sobrecarga.Siendo:Peso Propio de la estructura y cargas muertas . . .

Empuje De Tierras :Cuando no existe sobrecarga, el valor del empuje es:Donde: = ngulo de inclinacin del talud del terreno, = ngulo del talud natural de las tierras.hzEPeso Propio de la estructura y cargas muertas . . .

Las deformaciones y esfuerzos originados por contraccin de fragua o por flujo plstico en elementos de concreto o de madera.Los esfuerzos residuales originados por el proceso de laminado o la soldadura de elementos de acero.Los posibles defectos de construccin o fabricacin.Los desplazamientos de apoyo de diverso orgen y otras fuentes de deformacin.Deformaciones Impuestas :Sern considerados como fuerzas permanentes las siguientes:Peso Propio de la estructura y cargas muertas . . .

CLASIFICACION . . . Se deben considerar todas las cargas debidas a pesos de matriales y equipos requeridos durante la construccin, as como las cargas de peso propio u otras de carcter permanente que se apliquen en cada proceso constructivo, previndose su ubicacin.Deber considerarse la posibilidad que, durante el proceso constructivo o como resultado de posterior modificacin, la carga muerta sea retirada parcialmente, pudiendo reducirse un posible efecto favorable.Cargas Durante La Construccin :CARGAS VARIABLES

Para efectos del diseo, el nmero de vas ser igual a la parte entera de W / 3.6, donde W es el ancho libre de la calzada (en metros), medido entre bordes de sardineles o barrerasEl ancho de va se supondr de 3.60 m, excepto para calzadas entre 6.00 y 7.20 m, en que se considera el puente de dos vas, cada una con un ancho igual a la mitad del total.Cargas Vivas de Vehculos:CARGAS VARIABLES . . .Con relacin al nmero y ancho de las vas, se considera que:En cuanto a cargas vehiculares de diseo, estas dependen de la norma que se utilice. A continuacin se muestran las cargas de diferentes normas, aclarndose que en el presente curso se utilizar la norma AASHTO estandar.

SOBRECARGAS VEHICULARES

ESPECIFICACIONES AASHTO ESTNDARH15 S16 o HS15 (24 t)H20 S16 o HS20 (32 t)HS20 + 25% o HS25 (41 t)

ESPECIFICACIONES AASHTO LRFDAASHTO HL93

REGLAMENTO FRANCS

SOBRECARGA HS20Para Momentos 18000 lb= 8160 kgPara Corte 26000 lb= 11800 kgw=640 lb/pie (0.96 kg/m)

w=800 lb/pie (1.2 kg/m)SOBRECARGA AASHTO HS258P = 40000 lb8P = 40000 lb2P = 10000 lbPara Momentos 22500 lb = 10200 kgPara Corte 26000 lb = 14700 kgCamin HS-25

Accin simultnea: camin + sobrecarga distribuidaSOBRECARGA AASHTO HL93w=640 lb/pie (0.96 kg/m)+

SISTEMA DE CARGAS PERTENECIENTES AL CODIGO FRANCES DE DISEO DE PUENTES

C3

Cargas Vivas de Vehculos: AASHTO EstandarCARGAS VARIABLESCargas H: corresponde a un camin de dos ejes, se denomina por la letra H, seguida de un nmero que indica el peso en toneladas inglesas y otro nmero que indica el ao que se adopt la norma: H15-44 H-15 (14 ton.)H20-44 H-20 (18 ton.)La norma AASHTO ha estandarizado las cargas vehiculares, considerando: el tren de cargas y la lnea de carga equivalente.En cuanto se refiere al tren de cargas, se consideran dos tipos: cargas H y cargas HS.

Cargas Vivas de Vehculos: AASHTO EstandarCargas HS: corresponde a un vehculo tractor con un semitrailer (vehculo de 3 ejes), se denomina por las letras HS, seguidas de un nmero que indica el peso del camin tractor en toneladas inglesas y otro nmero que indica el ao que se adopt la norma: HS15-44 H15 S12 (24 ton.)HS20-44H20 S16 (32 ton.)En los ultimos aos, debido a los adelantos tecnolgicos en la fabricacin de vehculos, se ha adoptado la carga HS-25, equivalente a la carga HS 20 + el 25 %HS-25 (41 ton.)CARGAS VARIABLES . . .

Cargas Vivas de Vehculos: AASHTO Estandar HS 20-44Las cargas HS15 son el 75% de las cargas HS20CARGAS VARIABLES . . .Tren de cargas

Cargas Vivas de Vehculos: AASHTO - EstandarPara Momentos 18000 lb= 8160 kgPara Corte 26000 lb= 11800 kgw=640 lb/pie (0.96 kg/m)La lnea de carga equivalente es una carga distribuda, que se asume ocupa un ancho de 3.05 m., ms una carga concentrada P, con valores diferentes para cortante y momento flector. No se considera fracciones de la lnea de carga en el diseo.En vigas contnuas, la carga uniforme se combina con dos cargas concentradas, colocadas a lado y lado del apoyo, de manera de producir el mximo momento negativo y, solo una carga concentrada combinada con varias luces cargadas uniformemente, para obtener el mximo momento positivo, en la luz considerada.Carga HS20-44Las cargas HS15-44, son el 75 % de las HS20-44.CARGAS VARIABLES . . .

Reduccin de Intensidad de la carga vehicular:CARGAS VARIABLES . . .Factor de Impacto:Donde :I = Factor de impacto en porcentaje de la carga viva, mx. 30%L= Longitud en m., de la porcin de la luz que se debe cargar para producir el maximo esfuerzo en el elemento.

Para una o dos lneas de trnsito100 %Para tres lneas de trnsito90 %Para cuatro o ms lneas de trnsito75 %

Factor de Impacto:El factor de impacto se aplica a la superestructura y a los elementos de apoyo (columnas, torres, etc) que sean monolticos con ella. En casos de apoyos sobre pilotes, que estn conectados rgidamente a la superestructura, se aplica a la parte de esos pilotes que sobresale del terreno.No se usa en el clculo de estribos; muros de contensin (aletas o muros de acompaamiento) pilares y pilotes; para hallar la presin en zapatas o fundaciones; para estructuras de madera; para cargas en veredas y para estructuras y alcantarillas que tengan rellenos mayores de 0.91 m. En el caso de rellenos, ser:De 0.00 m, a 0.31 m, I= 30 %.De 0.32 m, a 0.61 m, I= 20 %.De 0.62 m, a 0.91 m, I= 10 %.CARGAS VARIABLES . . .

Carga de la Vereda:La veredas y soportes inmediatos deben disearse para una carga viva de 415 Kg/m2 de rea (Carga usada para puentes peatonales). Tambin se indica que para:L < 7.62 m, carga = 415 kg/m2.7.92 < L < 30.5 m, carga = 294 kg/m2.L > 30.5 m, usar la frmula:Donde:L = la luz del puente en m.W = ancho de la vereda en m.P = carga viva por m2, con un mx. de 294 kg/m2.CARGAS VARIABLES . . .

Carga sobre el guardaruedas (sardinel):Los guardaruedas deben disearse para una carga lateral de 745 Kg/m, aplicada en la parte superior del guardaruedas, mximo a 0.25 m.Donde:C = Fuerza centrfuga, en porcentaje de la carga viva sin impacto.S = Velocidad de diseo en kimetros por hora.R = Radio de la curva en metros.Fuerza Centrfuga (CF):En puentes curvos, se considera una fuerza radial horizontal, calculada segn la expresin siguiente, aplicada en todas las lneas de trnsito, a 1.83 m, sobre la calzada, medida sobre el eje longitudinal de la va. La carga vehicular es el tren de cargas, en la posicin de mxima carga. No se usa aqu la linea de carga equivalente.CARGAS VARIABLES

Fuerza Longitudinal (FL)Fuerza horizontal debido a la friccin y la parada brusca de los vehculos. La AASHTO considera el 5% de la carga viva considerada, en todas las lneas de trnsito que puedan llegar a tener trnsito en la misma direccin.La carga viva, sin impacto, es la lnea de carga equivalente; con carga concentrada especificada para momento, y con la reduccin correspondiente a varias lneas de trnsito.El centro de gravedad se ubica a 1.83 m, sobre la calzada y se transmite a la infraestructura, a travs de la superestructura.CARGAS VARIABLES . . .

Presin del Viento (W)AASHTO considera presiones de viento basadas en velocidades de viento de 160.9 km/h, y para otras velocidades deben multiplicarse por la relacin:

La fuerza o carga de viento, debe considerarse para el diseo de la superestructura y la infraestructura. Para el diseo de la infraestructura debe considerarse la presin ejercida por el viento en la superestructura y la presin aplicada directamente en ella.CARGAS VARIABLES . . .

Presin del Viento (W)Diseo de la Superestructura1.1- Fuerza del viento sobre la estructura.La presin se aplica sobre la proyeccin vertical de las reas expuestas. En vigas de celosa, la presin del viento acta tambin en los elementos de sotavento, pero en menor intensidad. Segn AASHTO:Vigas en celosa y arcos:367 kg/m2.Vigas de alma llena:245 Kg/m2.Fuerza total mnima:Vigas en celosa y arco:Barlovento 447 Kg/m. De luz de viga.Sotavento 223.5 Kg/m. De luz de viga.Vigas de alma llena: 447 Kg/m, de luz de viga.1.2- Viento Sobre la Carga Viva:Se toma = 149 Kg/m, aplicado normalmente al eje longitudinal de la estructura y a 1.83 m, sobre la calzada.

Presin del Viento (W)Diseo de la Infraestructura2.1- Fuerza Proveniente de la Superestructura.La presin vara segn el ngulo de incidencia del viento:Las dos fuerzas, lateral y longitudinal se aplican simultaneamente en el centro de gravedad del rea expuesta. El ngulo se mide respecto a la normal al eje longitudinal.

Vigas en CelosaVigas de alma llena.Angulo del viento (grados)Fuerza Lateral Kg/m2.Fuerza Longitud. Kg/m2.Fuerza Lateral Kg/m2.Fuerza Longitud. Kg/m2.03670245015342592152930318137200594523020016178601172458393

Presin del Viento (W)Viento Sobre La Carga Viva (WL):La carga de viento sobre la carga viva se toma igual a:Estas fuerzas se aplican a 1.83 m, sobre la calzada.Para Luces menores a 38.1 m, AASHTO acepta el uso de los siguientes valores, en vez de los ms precisos:Las dos fuerzas se aplican a 1.83 m, sobre la calzada.

Angulo del viento (grados)Fuerza Lateral Kg/m.Fuerza Longitud. Kg/m.0149015131183012236459848605157

Viento sobre la estructura (W)Viento sobre la carga viva (WL)Sentido transversal Kg/ m2.Sentido longitudinal Kg/ m2.Sentido transversal Kg/ m.Sentido longitudinal Kg/ m.2455914960

Presin del Viento (W)Diseo de la Infraestructura2.2- Fuerza Del Viento Aplicada Directamente a la Infraestructura.AASHTO establece que la fuerza longitudinal y transversal que se aplica directamente a la infraestructura, para velocidad del viento de 160.9 Km/h, se asume igual a: 196 Kg/m2.2.3- Fuerza de Volcamiento.El efecto del viento que puede producir el volcamiento, se considera adicionando a las fuerzas horizontales del viento que actan normalmente al eje longitudinal de la estructura, una fuerza hacia arriba de 97.8 Kg/m2, para estructuras sin carga viva y de 23.9 Kg/m2, para estructuras con carga viva, aplicada a del ancho de la placa, medida tomada del lado de la accin del viento.

Fuerza por Variacin de Temperatura y Acortamiento del Concreto (R.S.T.).Para contrarestar los esfuerzos debido al cambio de longitud por cambios de temperatura y los acortamientos elsticos y de retraccin del concreto, se especifica colocar un apoyo fijo y los dems mviles. Se pueden usar los valores de:Coef. De dilatacin trmica = 0.000012 / C, yCoef. De retraccin de fragua = 0.0002 /unidad de long.Presin de la Corriente (SF).Donde:P = Presin de la corriente en

Flotacin (B).La flotacin debe considerarse en las partes de la infraestructura que estn sumergidas, incluyendo el pilotaje.Fuerza Ssmica (EQ).Donde:EQ = Fuerza esttica horizontal equivalente, aplicada en el centro de gravedad de la estructura.F= Factor de forma:= 1.0 para estructuras donde columnas simples o pilares resistenla fuerza horizontal.= 0.8 para estructuras aporticadas, donde los prticos resisten la fuerza aplicada.W= Carga muerta total de la estructura, en toneladas.C= Coeficiente ssmico, que es funcin de la mxima aceleracin esperada a nivel de roca (A), del factor de resuesta normalizada en roca (R), del factor de amplificacin del suelo (S) y del factor de reduccin por ductilidad y riesgo (Z).El valor de C es funcin del perodo de vibracin de la estructura T; y la fuerza total uniforme P, en toneladas, requerida para causar una flexin horizontal mxima de 2.5 cm. en la estructura, calculada como:El valor mnimo de C que se permite es 0.06, para estructuras con A< 0.3 g; g = 9.81 m/seg2.CARGAS VARIABLES . . .

CLASIFICACION . . . Son aquellas acciones cuya probabilidad de ocurrencia es muy baja, pero que en determinadas condiciones deben ser consideradas por el proyectista, como por ejemplo las debidas a coliciones, explosiones o incendio.CARGAS EXCEPCIONALES

Debido a que todas las cargas no actan simultneamente, la AASHTO especifica varias combinaciones de cargas y fuerzas, para garantizar la seguridad de la estructura. Las combinaciones se hacen de acuerdo a la siguiente expresin:Donde:N= Nmero de grupo.= Factor de carga:i= Coeficiente (ver tabla).Qi= Tipo de carga segn la relacin siguiente.D= Carga muerta.L= Carga viva.I= Impacto.E= Presin de la tierra.B= Flotacin.SF= Presin por flujo de la corriente.W= Fuerza de viento sobre la estructura.WL= Fuerza de viento sobre la carga viva.LF= Fuerza longitudinal.CF= Fuerza Centrfuga.R= Acortamiento elstico.S= Retraccin de fraguado.T= Temperatura.EQ= Sismo.ICE= Presin del hielo.COMBINACION DE CARGAS

COEFICIENTES y Nota: El grupo 1A, debe usarse cuando la carga de diseo es menor que H20.Los grupos 8 y 9 tienen en cuenta la presin del hielo.

Col. N12345678910111213GRUPOFACTORES DL+ICFEBSFWWLLFRSTEQ%Mtodo Esfuerzo de trabajo11.0111110000010021.01001111000012531.011111.3110012541.0111110001012551.01001111001014061.011111.3111014071.010011100001133101.01100000000100Mtodo del factor.11.31.67111000001A1.32.2010000000021.300111000031.31111.3110041.311110001051.2500111001061.251111.3111071.3001100001101.31.6700000000

COMBINACION DE CARGAS . . .Para Cargas De Servicio:La columna 13 muestra el porcentaje de incremento del esfuerzo para la combinacin de cargas.Los valores de para el empuje de tierras son:0.7 y 1.0 para cargas verticales y horizontales respectiva- mente, en estructuras de concreto en cajn.1.00 para cargas veticales y horizontales en las dems estructuras.1.0 y 0.5 para cargas laterales en estructuras rgidas; debe comprobarse con los dos valores para ver cual gobierna.

COMBINACION DE CARGAS . . .Para Cargas De Rotura (Mtodo del Factor):Los valores de para el empuje de tierras son:1.3 para la presin lateral en muros de contencin, estructuras de concreto en cajn y estructuras rgidas, excluyendo las estructuras rgidas de alcantarillas.0.5 para la presin lateral, en comprobacin de momentos positivos de prticos o estructuras rgidas de alcantarillas.1.0 para presin vertical de tierras.1.5 para alcantarillas flexibles.

COMBINACION DE CARGAS . . .Para Cargas De Rotura (Mtodo del Factor):Los valores de para la carga muerta son:0.75 para comprobacin en columnas con mnima carga axial y mximo momento o mxima excentricidad.1.0 para comprobacin en columnas con mxima carga axial mnimo momento.1.0 para miembros a flexin o a tensin.En el grupo 1, los valores para L+I puede tomarse = 1.25, para el diseo de la viga exterior, si la combinacin de carga viva de vereda, carga viva de trnsito ms impacto, gobierna el diseo; pero la capacidad de la viga no debe ser menor que la requerida usando = 1.67 cuando se considera carga viva de trnsito.

PREGUNTAS ?