diseño de puente

MANUAL DE DISEO DE PUENTES

TITULO II: DEL PROYECTO DE INGENIERIA

31


TITULO II

DEL PROYECTO DE INGENIERA

2.1 ELEMENTOS DEL PROYECTO 2.1.1 Generalidades

Para los fines de este Manual de Diseo se establecen los elementos que componen el proyecto. Se requieren estudios multidisciplinarios cuyos datos son clasificados en dos grupos:

2.1.1.1 INFORMACIN DE LA INGENIERA BSICA Son aquellos estudios que se requieren para la concepcin de las alternativas de diseo del proyecto.

2.1.1.2 ELEMENTOS BSICOS DEL PROYECTO. Son aquellos elementos cuyo uso determina las dimensiones y las caractersticas de detalle del proyecto. En esta clasificacin se consideran: - Normas Generales - Materiales Antes del inicio del proyecto es indispensable que el proyectista haya inspeccionado la zona del proyecto y tenga pleno conocimiento de las condiciones regionales del mismo. 2.1.2 Informacin de la Ingeniera Bsica La informacin a considerar en el proyecto de un puente son los siguientes: - Estudios Topogrficos - Estudios de Hidrologa e Hidrulica - Estudios Geolgicos y Geotcnicos - Estudios de Riesgo Ssmico - Estudios de Impacto Ambiental - Estudios de Trfico - Estudios Complementarios - Estudios de Trazo de la va - Estudios de Alternativa de Anteproyecto

32


2.1.3 Elementos Bsicos del Proyecto 2.1.3.1 DEFINICIN Se consideran como elementos bsicos del proyecto los reglamentos y normas generales vigentes al momento de la convocatoria a los estudios, especificaciones, manuales, detalles estndar y principios bsicos que debe ser seguido en la elaboracin de los proyectos de puentes. 2.1.3.2 NORMAS GENERALES La preparacin de los proyectos deber seguir las condiciones generales establecidas en el presente Manual de Diseo. El desarrollo de todos los elementos del proyecto deber ser efectuado de acuerdo con las normas nacionales vigentes y, en los casos que se indique, de acuerdo con normas extranjeras relacionadas con la especialidad. 2.1.3.3 MATERIALES Los materiales debern satisfacer las especificaciones de las normas indicadas en este Manual de Diseo, tal como se especifica aqu y en el Art. 2.5. El uso de un material para el cual no exista normalizacin alguna, deber ser autorizado por la entidad competente durante la fase del anteproyecto. 2.1.3.3.1 Concreto El concreto empleado en la construccin de puentes debe ser dosificado y controlado, conforme a lo establecido en el Art. 2.5 y, de esta norma de referencia. En el proyecto se deber especificar la resistencia, caracterstica necesaria para atender todas las solicitaciones durante el tiempo de vida til previsto. Adems debern ser indicados el dimetro mximo del agregado, relacin agua-cemento y otras caractersticas que garanticen una durabilidad y apariencia adecuadas para el concreto. Los materiales componentes del concreto; cemento, agregados, agua y, eventualmente, aditivos, debern cumplir con las especificaciones de las Normas Tcnicas Peruanas (NTP) correspondientes. Este manual puede referirse a la Norma Tcnica de Edificacin NTE-060 de Concreto Armado, captulo 3 - Materiales. Debern ser establecidas las propiedades del concreto tales como la resistencia especificada, compresin, fluencia, contraccin y coeficiente de dilatacin trmica. Las resistencias que se especifiquen se consideran mnimas de tal forma que sean siempre respetadas durante las etapas de diseo y construccin de las obras. La adopcin de los valores indicados debe ser hecha luego de haber verificado la posibilidad de obtencin de las resistencias especificadas en el lugar de la obra.

33


2.1.3.3.2 Acero Las armaduras de los elementos de concreto armado o preesforzado pueden estar constituidas por alambres, barras, cables y torones de acero. En el caso de puentes metlicos se especificarn los aceros estructurales para cada uno de los elementos, as como para los elementos de conexin (placas, pernos, soldadura). Debern ser establecidas las siguientes propiedades: resistencia a la fluencia, resistencia mxima a la rotura, dureza a la incisin, ductilidad, soldabilidad y calidad del acero terminado. Para el caso de armaduras de concreto armado, se puede hacer referencia a la norma NTE E-060, captulo 3 - Materiales; el valor caracterstico del acero es la resistencia de fluencia del material empleado. El acero para las armaduras de preesforzado debe cumplir con las especificaciones ASTM correspondientes; el valor caracterstico es la resistencia a la fluencia en caso de barras y cables, el valor mnimo de la traccin a 1% de deformacin en el caso de torones, o el valor nominal que corresponde al cociente de la carga mnima a 1% de deformacin entre el rea nominal de la seccin transversal. El acero de las placas de apoyo para el confinamiento de los elastmeros, deber ser especificado en funcin a los valores de los esfuerzos correspondientes a la fluencia y la rotura, as como el tipo de acero empleado. 2.1.3.3.3 Elastmeros Los elastmeros empleados en el proyecto sern especificados de acuerdo a la dureza, o el mdulo de deformacin transversal, y los valores mximos del esfuerzo de compresin, la rotacin y la distorsin previstos para los dispositivos de apoyo. Los elastmeros para apoyos de puentes pueden ser de caucho natural o en base de cloropreno. No se emplearn elastmeros compuestos con caucho vulcanizado. El material especificado deber tener adecuada durabilidad y capacidad para soportar las variaciones de temperatura. 2.1.4 Geometra 2.1.4.1 GENERALIDADES La integracin con la va de comunicacin y el medio ambiente es el objetivo principal del proyecto geomtrico del puente. En esta seccin se establecen algunos aspectos relacionados con la geometra general y de detalle del puente. Durante la elaboracin del proyecto geomtrico es indispensable la participacin de un ingeniero estructural.

34


Se consideran dos aspectos dentro de la geometra del proyecto de un puente: a) Geometra General y Proyecto Geomtrico. Trata de la integracin del proyecto del puente con un proyecto geomtrico de una

autopista y con las condiciones locales, topogrficas, geotcnicas, hidrolgicas y ambientales.

b) Geometra de Detalles Se refiere a la presentacin de dimensiones determinadas de las secciones

transversales, glibos y dispositivos estndares. 2.1.4.2 GEOMETRA GENERAL Y PROYECTO GEOMTRICO 2.1.4.2.1 Desarrollo en perfil Longitudinal El puente debe estar integrado completamente al desarrollo del proyecto geomtrico de la carretera, tanto en planta como en perfil. 2.1.4.2.2. Desarrollo en Planta El desarrollo en planta del puente ser en lo posible aqul que cruce el obstculo, ro o camino transversal aproximadamente a 90. En puentes angostos y esviados, con ngulos menores que 60, podrn ser planteadas soluciones con estructuras ortogonales convencionales, utilizando apoyos intermedios en los ejes de los puentes, tales como columnas esbeltas y pequeos estribos rectangulares. En caso de puentes esviados relativamente grandes, la direccin transversal de los elementos de la subestructura debe ser paralela a la direccin del ro o del valle. En este caso, los pilares deberan ser proyectados paralelamente a la direccin de la corriente; adems, los estribos debern ser en lo posible paralelos a las mrgenes de los ros. En taludes con pendientes elevadas, los estribos y los pilares o muros deben seguir la esviacin natural. Si se proyectan columnas aisladas y esbeltas como elementos de apoyo, las soluciones convencionales sin considerar la esviacin son vlidas para cursos de ros y taludes con pendientes elevadas, en la posibilidad que los estribos puedan ser colocados en la cima de los taludes. Sern consideradas las variaciones que puedan suceder en el futuro, en el alineamiento y/o ancho del puente, carretera o accidente transpuesto, tales como cambios en el curso del ro o posible ampliacin del puente.

35


2.1.4.3 GEOMETRA DE DETALLES 2.1.4.3.1 Generalidades En esta seccin se presentan los detalles y los elementos a ser considerados para su empleo y funcionamiento. 2.1.4.3.2 Secciones Transversales El ancho de la seccin transversal no ser menor que el ancho del acceso del puente y ser determinado en forma tal que pueda contener, de acuerdo con los fines de la va proyectada, los siguientes elementos: - vas de trfico - va de seguridad - veredas - ciclova - elementos de proteccin: barreras y barandas - elementos de drenaje Adems, por consideraciones de drenaje del tablero, las secciones transversales debern ser en lo posible de un solo tipo y establecer: - Pendientes transversales no nulas - Pendiente transversal mnima de 2% (2 cm / m), para las superficies de rodadura En el caso de puentes situados parcialmente en transiciones, se justifican la variacin en las pendientes, las cuales debern ser estudiadas y justificadas. La altura general de la superestructura ser definida teniendo como criterio principal el control de las deflexiones del tablero. El criterio empleado en la seleccin de la altura ser verificado por el proyectista, considerando el material y el tipo de superestructura. 2.1.4.3.3 Glibos Los glibos horizontal y vertical para puentes urbanos sern el ancho y la altura necesarios para el paso del trfico vehicular. El glibo vertical no ser menor que 5.00 m. El glibo vertical sobre autopistas principales ser al menos de 5.50 m, en zonas rurales. En zonas altamente desarrolladas esta magnitud puede ser reducida, previa justificacin tcnica. Los glibos especificados pueden ser incrementados si el asentamiento pre - calculado de la superestructura excede los 2.5 cm. En puentes sobre cursos de agua, se debe considerar como mnimo una altura libre de 1.50 m a 2.50 m sobre el nivel mximo de las aguas.

36


Los puentes construidos sobre vas navegables deben considerar los glibos de navegacin de esas vas; a falta de informacin precisa, el glibo horizontal podr ser, por lo menos, dos veces el ancho mximo de las embarcaciones ms un metro. 2.1.4.3.4 Dispositivos Bsicos de Proteccin 2.1.4.3.4.1 Barreras de concreto Las barreras deben ser diseadas con altura, capacidad resistente y perfil interno adecuados. En puentes con dos vas de trfico, puede disponerse de una barrera de mediana magnitud como elemento separador entre las dos vas. En obras urbanas, se admiten barreras especiales, ms ligeras y estticas, pero con la resistencia verificada. Las barreras sern ubicadas como mnimo a 0.60 metros del borde de una va y como mximo a 1.20 metros. 2.1.4.3.4.2 Barandas Las barandas deben ser especificadas de tal forma que sean seguras, econmicas y estticas. Las soluciones mixtas de barandas de metal ms concreto satisfacen generalmente estos requisitos. La altura de las barandas para puentes peatonales ser no menor que 1.10 metros; considerando ciclovas, ser no menor que 1.40 metros. 2.1.4.3.5 Dispositivos Bsicos de Transicin y Contencin De acuerdo a la consideracin de los tipos de apoyos que tendr el puente, se debern disponer los elementos que constituyan la transicin con la va o carretera, los cuales son principalmente: - Losas de transicin - Estribos - Cortinas - Alas 2.1.4.3.5.1 Losas de transicin Las losas de transicin tendrn un espesor mnimo de 0.20 m y una longitud lmite justificado dentro de la geometra del puente y los accesos. Estarn ligadas a la estructura o al estribo mediante articulaciones de concreto, sin conectores, y apoyadas en el terrapln de acceso. Las caractersticas del terrapln en las inmediaciones de las losas de transicin debern ser indicadas en el proyecto. 2.1.4.3.5.2 Estribos Los estribos sern dimensionados considerando la funcin de servir como transicin entre el puente y la va de trnsito principal, adems de servir como apoyos de los extremos de la superestructura y como elementos de contencin y estabilizacin de los terraplenes de acceso. Los estribos ligeros sern usados en puentes de dimensiones comunes, existiendo tres situaciones posibles en que pueden ser empleados:

37


- En puentes a ser construidos antes del coronamiento de los terraplenes. - En puentes a ser construidos antes del coronamiento de los rellenos en los cortes. - Cuando los terraplenes de acceso son construidos antes del puente. Los estribos de gran magnitud sern usados en puentes de luces relativamente grandes, que transmiten grandes fuerzas horizontales o con terraplenes altos, ejecutados posteriormente a la construccin del puente. 2.1.4.3.5.3 Cortinas Las cortinas son elementos transversales extremos dotados, en la cara externa, de uno o dos dientes a lo largo de toda su extensin. El diente superior es obligatorio para soportar la losa de transicin y el diente inferior, opcional, contribuye a la contencin del terrapln y las armaduras de las cortinas. 2.1.4.3.5.4 Alas Las alas son estructuras laminares solidarias con las cortinas y con una geometra adecuada para la contencin lateral de los terraplenes de acceso. Las alas deben tener un espesor no menor que 0.25 m y confinar preferentemente toda la losa de transicin. 2.1.4.3.6 Juntas de Dilatacin Las juntas de dilatacin deben ser limitadas a lo estrictamente necesario, por estar constituidas por dispositivos con una vida til limitada. Las juntas de dilatacin intermedias y aquellas situadas en los estribos deben ser escogidas en funcin del desplazamiento previsto despus de su colocacin. El diseo deber garantizar la impermeabilidad del tablero, incluyendo los extremos laterales del puente. 2.1.4.3.7 Principios Bsicos para el Drenaje 2.1.4.3.7.1 Condiciones Geomtricas El proyecto geomtrico deber considerar, en lo posible: - Una sola pendiente en el caso de puentes cortos. - La situacin de la mayor pendiente longitudinal posible, recomendndose valores

mayores que 0.5 por ciento. En el caso de situaciones favorables (rampa con pendiente mayor que 2 % y longitud menor que 50 m), el drenaje ser previsto por una captacin ubicada en el extremo ms bajo de la obra y secciones transversales con una inclinacin mayor igual a 2 %. En el caso de situaciones desfavorables (rampa sin pendiente longitudinal, trecho ms bajo de curvas verticales cncavas) el drenaje puede ser proporcionado mediante una canaleta lateral, con inclinacin no nula.

38


2.1.4.3.7.2 Elementos de Captacin Son elementos para la toma de las aguas pluviales que caen al puente. Los elementos debern ser colocados preferentemente cerca a los bordes exteriores de la va de trfico. Se considerarn soluciones adecuadas en caso de posibilidad de descargas directas elevadas. En el diseo se considerarn medidas de proteccin contra la corrosin y las manchas ferruginosas, si se utilizan tubos dispositivos de fijacin metlico. 2.1.4.3.7.3 Drenaje de las Partes Internas de la Estructura Cuando exista la posibilidad de acumulacin de agua en las partes internas de la estructura, se prevern medidas de drenaje en la parte ms baja de la zona de acumulacin. 2.1.4.3.7.4 Drenaje en Estribos Para estribos en zona de cortes o cuando el terrapln tiene proporciones irrelevantes, se considera al terreno natural como apoyo de los elementos de drenaje similares a los usados a lo largo de la va. En caso de drenaje con buzones de captacin, se evitar la erosin del terrapln enviando la captacin sobre el terrapln fuera de los lmites del puente. 2.1.4.3.7.5 Goteras Son elementos de drenaje esenciales para mantener el buen aspecto de los puentes e incrementar su durabilidad. No se recomiendan entrantes o salientes pequeas por no ser efectivas. 2.1.4.3.8 Pavimentacin La pavimentacin de la superficie superior del puente y accesos deber ser realizada mediante el uso de pavimentos rgidos o flexibles. Se considerarn en la eleccin del tipo de pavimento aspectos tales como la facilidad de obtencin de los materiales, disponibilidad de equipos adecuados y la continuidad con el pavimento de la carretera. El espesor del pavimento ser definido en funcin al trfico esperado en la va. En general, la ubicacin de las juntas del pavimento estar alineada con la ubicacin de las juntas de dilatacin de la superestructura. La especificacin de juntas en el pavimento adicionadas a las juntas de dilatacin de la estructura deber ser prevista en el proyecto. El diseo del pavimento ser realizado de acuerdo a las disposiciones correspondientes de la Norma Peruana de Carreteras.

39


2.1.4.3.9 Aparatos de Apoyo Los aparatos de apoyo proporcionan la conexin para controlar la interaccin de las cargas y los movimientos entre la superestructura y la subestructura del puente. En el diseo de los dispositivos de apoyo se tendr en cuenta que la carga admisible y la capacidad de movimiento del apoyo sean compatibles con los requerimientos de carga y los desplazamientos esperados en la superestructura. El proyecto deber ser detallado de tal forma que pueda ser posible el reemplazo de los aparatos de apoyo; en lo posible, para las operaciones de reemplazo, el proyectista deber optar por equipos que no empleen estructuras auxiliares ni que produzcan concentraciones grandes de esfuerzos en los bordes de los elementos de la superestructura afectados en estos trabajos. 2.1.5 Sealizacin En el proyecto geomtrico debern ser establecidas las medidas de sealizacin a ser tomadas durante las etapas de construccin y de servicio del puente, teniendo como referencia al Manual de Sealizacin de Caminos oficial. Los elementos y detalles que componen la sealizacin del puente sern presentados en planos, estableciendo las dimensiones y secciones de refuerzo de los carteles y sus elementos de soporte, el material de construccin, pintado y las especificaciones especiales de construccin.

40


2.2 PRESENTACIN DEL PROYECTO 2.2.1 Memoria Descriptiva y Justificacin La memoria descriptiva es un documento que contiene la descripcin de la obra y de los procesos constructivos propuestos, as como la justificacin tcnica, econmica y arquitectnica de la estructuracin adoptada entre las alternativas de diseo. 2.2.2 Memoria de Clculo Todos los clculos necesarios para la determinacin de las solicitaciones, desplazamientos y verificacin de los estados lmite en cada uno de los componentes del puente debe ser presentado bajo una secuencia ordenada y con un desarrollo tal que fcilmente puedan ser entendidos, interpretados y verificados. En lo posible, deben ser iniciados con un esquema del sistema estructural adoptado, indicando dimensiones, condiciones de apoyo y cargas consideradas. Las hiptesis de clculo de los mtodos de verificacin utilizados deben ser indicados con claridad, los smbolos utilizados deben ser bien definidos, las frmulas aplicadas deben figurar antes de la introduccin de los valores numricos y las referencias bibliogrficas deben ser precisas y completas. Los resultados, con notaciones, unidades y smbolos, deben ser acompaados con diagramas de solicitaciones y desplazamientos. En la memoria de clculo se debe proporcionar: - Descripcin de la estructura - Hiptesis de clculo - Norma de Referencia - Dimensionamiento - Clculo de las solicitaciones - Croquis de detalles - Bibliografa Si los clculos de la estructura son efectuados con asistencia de una computadora, estos deben ser presentados indicando los siguientes detalles: El programa de cmputo utilizado, indicando nombre, origen, mtodo de clculo,

hiptesis bsicas, frmulas, simplificaciones, referencias bibliogrficas, indicando los procedimientos de ingreso de datos e interpretacin de los resultados.

Los datos de entrada, modelo estructural, descripcin detallada de la estructura

acompaada de esquema con dimensiones, propiedades de las secciones, condiciones de apoyo, caractersticas de los materiales, cargas y sus combinaciones.

41


Los resultados del clculo por computador, parte integrante de la memoria de clculo, deben ser ordenados, completos y contener toda la informacin necesaria para su clara interpretacin. Adems de esto, deben permitir una verificacin global, independiente y de ser posible, contener resultados parciales del anlisis realizado. 2.2.3 Planos Los planos de un proyecto de puentes deben contener todos los elementos necesarios para la revisin y ejecucin de la obra, los mismos que debern ser concordantes con la memoria de clculo. En los planos se deber detallar: . Ubicacin del Puente . Vista general del puente . Esquema de sondajes del suelo . Encofrados de los elementos . Armaduras de los elementos componentes . Esquema de los procesos constructivos especiales . Esquema de colocacin del concreto . Sistemas de drenaje . Detalles de sealizacin . Especificaciones especiales . Tablas de metrados La presentacin de los planos se har de acuerdo a la normalizacin dispuesta por la entidad oficial. El esquema de colocado de concreto debe ser consistente con el falso puente y debe ser obligatoria su presentacin. Para su identificacin, se incluir un membrete que contendr informacin sobre las entidades licitantes, nombre del puente, ubicacin, luz total, contenido, sobrecarga, responsables del proyecto, diseo, grficos, revisin y aprobacin, escalas utilizadas y fecha. Incluir una tabla para la consideracin de modificaciones hechas al diseo, la cual contendr informacin sobre la modificacin realizada, los responsables de tal medida y la fecha de aprobacin. La informacin sobre los tipos de planos y el contenido de los mismos se adjunta en el anexo correspondiente. 2.2.4 Especificaciones Particulares Las especificaciones tcnicas y las instrucciones generales particulares y complementarias sern proporcionadas en el proyecto ejecutivo e indicado en los planos, conforme a lo definido en la seccin I del Ttulo Preliminar.

42


2.2.5 Metrados En los planos debern indicarse la relacin de metrados en forma ordenada, donde se haga especial precisin en la relacin de armaduras. Se indicarn los datos que permiten la identificacin de cada elemento metrado, sus dimensiones y detalles de construccin en campo, en lo posible, as como la cantidad de material necesario, en las unidades correspondientes. Los metrados dependen del nivel de detalle que requiere el proyecto, por los que deber realizarse con responsabilidad y precisin.

43


2.3 CONSIDERACIONES GENERALES DEL PROYECTO 2.3.1 Objetivos del Proyecto Los puentes deben ser proyectados para cumplir satisfactoriamente las condiciones impuestas por los estados lmite previstos en el proyecto, considerando todas las combinaciones de carga que puedan ser ocasionadas durante la construccin y el uso del puente. Asimismo, deben ser proyectados teniendo en cuenta su integracin con el medio ambiente y cumplir las exigencias de durabilidad y servicio requeridas de acuerdo a sus funciones, importancia y las condiciones ambientales. 2.3.2 Filosofa de diseo Los puentes debern ser diseados teniendo en cuenta los Estados Lmite que se especificarn, para cumplir con los objetivos de constructibilidad, seguridad y serviciabilidad, as como con la debida consideracin en lo que se refiere a inspeccin, economa y esttica. La ecuacin. (1) deber cumplirse para todos los efectos de fuerza y combinaciones especificadas sin tener en cuenta el tipo de anlisis usado. En muchos casos las Resistencias de Componentes y Conexiones son determinados teniendo en cuenta el comportamiento inelstico, aunque los efectos de las fuerzas son calculados usando anlisis elstico. Esta inconsistencia es comn en la mayora de las especificaciones vigentes de puentes debido a la falta de conocimiento del anlisis inelstico en estructuras. 2.3.2.1 ESTADOS LMITE Las componentes y conexiones debern satisfacer la ecuacin (1) para cada estado lmite a menos que se especifique otra cosa. Para el estado lmite de servicio y el estado lmite de evento extremo, los factores de resistencia sern tomados como ecuacin (1). Todos los estados lmite sern considerados de igual importancia.

ni i Rn = Rr (1) para el cual: n= nD nR nI > 0.95 donde : i = factor de carga ( es un multiplicador obtenido estadsticamente que se aplica a

los efectos de fuerza). = factor de resistencia (es un multiplicador obtenido estadsticamente que se aplica

a la resistencia nominal de acuerdo al material y/o elemento como se especifica en Art 2.9

n = factor que relaciona a la ductilidad, redundancia e importancia operativa nD = factor que se refiere a la ductilidad como se especifica en el Art. 2.3.2.2

44


nR = factor que se refiere a la redundancia como se especifica en el Art. 2.3.2.3 nI = factor que se refiere a la importancia operacional como se especifica en el Art.

2.3.2.4 Qi = efectos de fuerza Rn = resistencia nominal Rr = resistencia factorizada: Rn La ecuacin (1) es la base del mtodo LRFD. El factor de resistencia =1.0 asignados a todos los estados lmite menos al estado lmite de resistencia es una medida provisional ya que se estn llevando acabo trabajos de investigacin acerca de este tema. La ductilidad, la redundancia y la importancia operacional son aspectos significantes que afectan el margen de seguridad de los puentes. Los dos primeros aspectos relacionan directamente a la resistencia fsica, el ltimo aspecto se refiere a las consecuencias que ocurren cuando un puente est fuera de servicio. Como se ve, estos aspectos referentes a las cargas son arbitrarios. Sin embargo, esto constituye un primer esfuerzo de codificacin. Una aproximacin subjetiva, debido a la ausencia de informacin ms precisa es que cada efecto, excepto para fatiga y fractura, es estimado como un 5% geomtricamente acumulado. Con el tiempo una cuantificacin mejorada de estos aspectos y su interaccin y la sinerga del sistema podran ser alcanzados. Posiblemente esto conducir a un arreglo de la ecuacin (1), en el cual esos efectos podran aparecer sobre uno de los lados o en ambos lados de la ecuacin. Actualmente, el Proyecto 12-36 del NCHRP (AASHTO) est dirigiendo el tema de redundancia. 2.3.2.1.1 Estado Lmite de Servicio El estado lmite de servicio ser tomado en cuenta como una restriccin sobre los esfuerzos, deformaciones y ancho de grietas bajo condiciones regulares de servicio. El estado lmite de servicio da experiencia segura relacionada a provisiones, los cuales no pueden ser siempre derivados solamente de resistencia o consideraciones estadsticas. 2.3.2.1.2 Estados Lmite de Fatiga y Fractura El estado lmite de fatiga ser tomado en cuenta como un juego de restricciones en el rango de esfuerzos causados por un solo camin de Diseo que ocurre en el nmero esperado de ciclos correspondientes a ese rango de esfuerzos. El estado lmite de fractura ser tomado en cuenta como un juego de requerimientos de tenacidad del material. El estado lmite de fatiga asegura limitar el desarrollo de grietas bajo cargas repetitivas para prevenir la rotura durante la vida de diseo de puentes.

45


2.3.2.1.3 Estado Lmite de Resistencia El estado lmite de resistencia ser tomado en cuenta para asegurar la resistencia y estabilidad. Ambas, local y global son dadas para resistir las combinaciones especificadas de carga que se espera que un puente experimente durante su vida de diseo. Bajo el estado lmite de resistencia podra ocurrir dao estructural y frecuente sufrimiento, pero la integridad completa de la estructura se espera que se mantenga. 2.3.2.1.4 Estado Lmite de Evento Extremo El estado lmite de evento extremo ser tomado en cuenta para asegurar la supervivencia estructural de un puente durante un sismo importante o durante inundaciones o cuando es chocado por un buque, vehculos o flujos de hielo, posiblemente ocurridos bajo condiciones muy especiales. Se considera que el Estado Limite de Evento Extremo ocurrir una sola vez con un perodo de retorno que puede ser significativamente ms grande que el de la vida de diseo del puente. 2.3.2.2 DUCTILIDAD El sistema estructural de un puente ser proporcionado y detallado de tal forma que se asegure en los estados lmites de resistencia y evento extremo el desarrollo de significantes deformaciones inelsticas visibles antes de la falla. Las estructuras de concreto en las cuales la resistencia de una conexin es no menor que 1.3 veces el efecto de la fuerza mxima impuesta sobre la conexin por la accin inelstica de las componentes adyacentes puede suponerse que los requerimientos de ductilidad son satisfechos. Se puede aceptar el uso de aparatos disipadores de energa para proveer ductilidad. Valores de nD para el Estado Lmite de Resistencia:

nD = 1.05 para componentes y conexiones no dctiles nD = 0.95 para componentes y conexiones dctiles

Valores de nD para los dems Estados Lmite: nD = 1.0

Las respuestas ms all del estado elstico de las componentes o conexiones estructurales pueden ser caracterizadas por un comportamiento frgil o dctil. El comportamiento frgil no es deseable debido a que esto implica la repentina prdida de capacidad de carga inmediatamente despus de que el lmite elstico es excedido. El comportamiento dctil es caracterizado por la presencia de significativas deformaciones inelsticas antes de que ocurra cualquier prdida significativa de capacidad de carga.

46


El comportamiento dctil advierte la ocurrencia de la falla estructural debido a que se producen deformaciones inelsticas. Bajo la accin de carga ssmica que se repite, grandes ciclos invertidos de deformacin inelstica disipan energa teniendo un efecto beneficioso en la supervivencia estructural. Si por medio del uso de confinamiento o si se toman otras medidas, una componente o conexin estructural hecha de materiales frgiles es capaz de soportar deformaciones inelsticas sin significativa prdida de capacidad de carga, esta componente puede ser considerada como dctil. Esas formas de proveer ductilidad sern verificadas por ensayos. Para alcanzar adecuado comportamiento inelstico el sistema debera tener un nmero suficiente de miembros dctiles y tambin: Conexiones y uniones dctiles que puedan proveer disipacin de energa sin

prdida de capacidad, o Uniones y conexiones que tengan suficiente resistencia como para asegurar que

ocurra respuesta inelstica en los lugares designados para proveer ductilidad, (energy absorbing response).

Caractersticas estticamente dctiles deben ser evitadas, ms no las respuestas dinmicamente dctiles. Ejemplos de este comportamiento son las fallas por corte y fallas de adherencia que se producen en miembros de concreto armado, as como la prdida de accin compuesta en componentes a flexin. Experiencias pasadas indican que las componentes tpicas diseadas en acuerdo con estas provisiones generalmente presentan adecuada ductilidad. Especial atencin requiere el detallado en las uniones y conexiones, as como la previsin de las rutas de carga (capacidad ltima). El propietario puede especificar un mnimo factor de ductilidad como garanta de que la falla dctil ser obtenida. Este factor puede ser obtenido como:

yu

=

donde : u : deformacin ltima y : deformacin en el lmite elstico La capacidad de ductilidad de componentes o conexiones estructurales puede ser tambin obtenida de ensayos a escala natural o a grandes escalas, as como con modelos analticos que consideran materiales cuyas caractersticas del material han sido previamente establecidas. La capacidad de ductilidad para un sistema estructural puede ser determinada integrando las deformaciones locales del sistema estructural completo.

47


Se darn especiales requerimientos para los disipadores de energa debido a su rigurosa demanda. 2.3.2.3 REDUNDANCIA Debern usarse rutas mltiples de carga y estructuras continuas a menos que se tengan razones convincentes de lo contrario. Aquellos elementos y componentes cuya falla causara el colapso del puente sern diseados en falla crtica y el sistema estructural asociado ser no redundante. Alternativamente, los miembros con falla critica en tensin pueden ser diseados en fractura crtica. Los elementos y componentes cuya falla no se espera que produzca colapso del puente no sern diseados en falla critica y el sistema estructural asociado ser redundante. Para el estado lmite de resistencia: nR = 1.05 para miembros no redundantes nR = 0.95 para miembros redundantes Para los dems estados lmite: nR = 1.00 Para cada combinacin de carga y estado lmite, la clasificacin de redundancia de los miembros, es decir si son redundantes o no redundantes, estar basado en la contribucin de los miembros a la seguridad del puente. Varios valores de redundancia han sido propuestos por Frangopol (1991). 2.3.2.4 IMPORTANCIA OPERATIVA Este artculo ser aplicado solamente a los Estados Lmite de Resistencia y Evento Extremo. El propietario puede declarar si un puente, una conexin o una componente estructural tiene importancia operativa. Si un puente es considerado de importancia operativa, nl ser tomado como no menor de 1.05. En otros casos nl puede ser tomado como no menor de 0.95. La clasificacin referente a importancia operativa deber tomar en cuenta los requerimientos sociales, de supervivencia, de seguridad y de defensa. Las cuales dan algunas guas de la importancia de las categoras seleccionadas debido a que estn relacionadas al diseo por sismo. Esta informacin puede ser generalizada para otras situaciones. Como un especial caso de importancia de la clasificacin, tres niveles de importancia es especificado en 2.4.3.11.4, con respecto al diseo ssmico para el propsito de este artculo. Puentes que estn clasificados como crticos o esenciales en el artculo 2.4.3.11.4 debern ser considerados como de importancia operativa.

48


2.4 CARGAS Y FACTORES DE CARGAS

2.4.1 Clasificacin y Definicin Para los propsitos de este Manual de Diseo, las cargas se clasifican en:

Permanentes Variables Excepcionales

2.4.1.1 CARGAS PERMANENTES Son aquellas que actan durante toda la vida til de la estructura sin variar significativamente, o que varan en un solo sentido hasta alcanzar un valor lmite. Corresponden a este grupo el peso propio de los elementos estructurales y las cargas muertas adicionales tales como las debidas al peso de la superficie de rodadura o al balasto, los rieles y durmientes de ferrocarriles. Tambin se consideran cargas permanentes el empuje de tierra, los efectos debidos a la contraccin de fragua y el flujo plstico, las deformaciones permanentes originadas por los procedimientos de construccin y los efectos de asentamientos de apoyo. 2.4.1.2. CARGAS VARIABLES Son aquellas para las que se observan variaciones frecuentes y significativas en trminos relativos a su valor medio. Las cargas variables incluyen los pesos de los vehculos y personas, as como los correspondientes efectos dinmicos, las fuerzas de frenado y aceleracin, las fuerzas centrfugas, las fuerzas laterales sobre rieles. Tambin corresponden a este grupo las fuerzas aplicadas durante la construccin, las fuerzas debidas a empuje de agua y subpresiones, los efectos de variaciones de temperatura, las acciones de sismo y las acciones de viento.

2.4.1.3 CARGAS EXCEPCIONALES 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 colisiones, explosiones o incendio.

2.4.2 Cargas Permanentes

2.4.2.1 PESO PROPIO Y CARGAS MUERTAS

El peso propio se determinar considerando todos los elementos que sean indispensables para que la estructura funcione como tal. Las cargas muertas incluirn el peso de todos los elementos no estructurales, tales como veredas, superficies de rodadura, balasto, rieles, durmientes, barandas, postes, tuberas, ductos y cables.

49


El peso propio y las cargas muertas sern estimados sobre la base de las dimensiones indicadas en planos y en cada caso considerando los valores medios de los correspondientes pesos especficos. A falta de una informacin precisa, podrn usarse los pesos especficos de la tabla siguiente:

MATERIAL (kN/m3) ( kgf/m3) Agua dulce 9,8 (1000) Agua salada 10,0 (1020) Acero 76,9 (7850) Aluminio 27,4 (2800) Arena, tierra o grava sueltas, arcilla 15,7 (1600) Arena, tierra o grava compactas 18,9 (1900) Asfalto, Macadam 22,0 (2200) Concreto ligero 17,4 (1740) Concreto normal 23,5 (2400) Concreto Armado 25,0 (2500) Hierro forjado 70,6 (7200) Balasto 22,0 (2250) Madera 10,0 (1020) Mampostera de piedra 26,6 (2700)

Rieles y accesorios (por metro lineal de va frrea) 3 kN/m 300kgf/m

2.4.2.2 EMPUJE DE TIERRA

Los estribos y otras partes de la estructura que retienen tierra debern disearse para resistir las correspondientes presiones, las mismas que sern calculadas de acuerdo con los principios de la mecnica de suelos y utilizando los valores medios de las propiedades del material de relleno. El empuje no ser en ningn caso menor que el equivalente a la presin de un fluido con un peso especfico de 5 kN/m3 (510 kgf/m3) Las caractersticas supuestas para el material de relleno debern ser verificadas con el material en obra y, en caso sea necesario, debern hacerse los ajustes necesarios para corregir cualquier discrepancia. En todos los casos el diseo incluir un sistema de drenaje del material de relleno. No obstante, deber considerarse la posibilidad que el suelo se sature total o parcialmente, a uno o a ambos lados de la estructura de contencin. Cuando se prevea trfico a una distancia horizontal, medida desde la parte superior de la estructura, menor o igual a la mitad de su altura, las presiones sern incrementadas aadiendo una sobrecarga vertical no menor que la equivalente a 0,60 m de altura de relleno. Cuando se disee una losa de aproximacin soportada en un extremo del puente, no ser necesario considerar dicho incremento de carga.

50


En caso la estructura de contencin forme parte de un prtico rgido, solamente podr considerarse en el diseo de losas o vigas hasta el 50% de cualquier efecto favorable debido al empuje de tierra.

2.4.2.3 DEFORMACIONES IMPUESTAS 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 por la soldadura de elementos de acero, los posibles defectos de fabricacin o de construccin, los desplazamientos de apoyo de diverso origen y otras fuentes de deformacin sern considerados como cargas permanentes. El proyectista deber estimar la magnitud de tales acciones y la fraccin de las mismas que origina efectos desfavorables en la estructura.

2.4.3 Cargas Variables

2.4.3.1 CARGAS DURANTE LA CONSTRUCCIN

El proyectista considerar todas las cargas debidas a pesos de materiales y equipos requeridos durante la construccin, as como las cargas de peso propio u otras de carcter permanente que se apliquen en cada etapa del proceso constructivo. Deber preverse la ubicacin de todas las cargas permanentes o temporales en cada etapa, dejando margen para posibles imprecisiones o errores. Deber considerarse la posibilidad que, durante el proceso constructivo o como resultado de una posterior modificacin, la carga muerta sea retirada parcialmente, pudiendo reducirse un posible efecto favorable. Cuando las condiciones de diseo lo requieran, el expediente tcnico deber indicar claramente la secuencia constructiva.

2.4.3.2 CARGAS VIVAS DE VEHCULOS

2.4.3.2.1 Nmero de vas Para efectos de diseo, el nmero de vas ser igual a la parte entera de w/3,60 donde w es el ancho libre de la calzada, en metros, medido entre bordes de sardineles o barreras. El ancho de cada va se supondr igual a 3,60 m, excepto para anchos de calzada entre 6,00 m y 7,20 m, en que se considerar al puente como de dos vas, cada una con un ancho igual a la mitad del total.

2.4.3.2.2 Cargas Vivas de Diseo 2.4.3.2.2.1 Generalidades La carga viva correspondiente a cada va ser la suma de:

51


Camin de diseo, segn 2.4.3.2.2.2, tndem, segn 2.4.3.2.2.3, tomndose aquello que produzca en cada caso los efectos ms desfavorables.

Sobrecarga distribuida Para el estado lmite de fatiga slo se considerar la carga correspondiente al camin de diseo, segn se indica en 2.4.3.2.4. Para el cmputo de deflexiones se tomar el mayor de los resultados obtenidos con el camin de diseo o con la suma de la sobrecarga distribuida ms 25% del camin de diseo.

2.4.3.2.2.2 Camin de Diseo Las cargas por eje y los espaciamientos entre ejes sern los indicados en la (Figura. 1), la distancia entre los dos ejes de 145 kN (14,78 t) ser tomada como aquella que, estando entre los lmites de 4,30 m y 9,00 m, resulta en los mayores efectos. Las cargas del camin de diseo debern incrementarse por efectos dinmicos en los casos indicados en 2.4.3.3.

figura 1. Caractersticas del Camin de Diseo

2.4.3.2.2.3 Tndem de Diseo El tndem de diseo consistir en un conjunto de dos ejes, cada uno con una carga de 110 kN (11,2 t), espaciados a 1,20 m. La distancia entre las ruedas de cada eje, en direccin transversal, ser de 1,80 m. Estas cargas debern incrementarse por efectos dinmicos en los casos indicados en 2.4.3.3.

52


2.4.3.2.2.4 Sobrecarga Distribuida Se considerar una sobrecarga de 9,3 kN/m (970 kgf/m), uniformemente distribuida en direccin longitudinal sobre aquellas porciones del puente en las que produzca un efecto desfavorable. Se supondr que esta sobrecarga se distribuye uniformemente sobre un ancho de 3,00 m en direccin transversal. Esta sobrecarga se aplicar tambin sobre aquellas zonas donde se ubique el camin o el tndem de diseo. No se considerarn efectos dinmicos para esta sobrecarga. 2.4.3.2.2.5 rea de Contacto de las Ruedas Se supondr que las ruedas ejercen una presin uniforme, sobre un rea rectangular de 0,50 m de ancho en direccin transversal del puente y con una longitud, en la direccin del eje del puente, dada por la expresin: l = 0,0228 P donde: l = dimensin del rea de contacto en direccin longitudinal (m) = factor de carga correspondiente a la carga viva en la condicin lmite

considerada P = carga correspondiente a una rueda, es decir 72,5 kN (7,4 t) para el camin de

diseo 55 kN (5,6 t) para el tndem, sin las modificaciones indicadas en 2.4.3.2.2.6, pero incluyendo los efectos dinmicos indicados en 2.4.3.3.

2.4.3.2.2.6 Modificacin por Nmero de Vas Cargadas Los efectos mximos de las cargas vivas sern determinados considerando todas las posibles combinaciones de nmero de vas cargadas, multiplicando en cada caso las cargas por los factores indicados en la tabla siguiente.

Nmero de Vas Cargadas

Factor

1 1,20

2 1,00

3 0,85

4 ms 0,65

2.4.3.2.3 Ubicacin de las Cargas Vivas

2.4.3.2.3.1 Posicin de las Cargas en Direccin Longitudinal En la direccin longitudinal, el puente ser cargado en forma continua o discontinua segn resulte ms crtico para el efecto en estudio, considerando los siguientes casos:

53


Camin de diseo ms carga distribuida. La distancia entre los ejes de 145 kN (14,78 t) ser aquella que produzca el efecto ms desfavorable en cada caso.

Tndem de diseo ms carga distribuida. Slo para momentos negativos y para reacciones verticales en los apoyos

intermedios, se considerar 90% del efecto combinado de la sobrecarga distribuida y de dos camiones de diseo. En este caso la distancia entre los dos ejes de 145 kN (14,78 t) de cada camin ser 4,30 m y la distancia entre camiones, medida desde el ltimo eje del primer camin hasta el eje delantero del que le sigue, no ser inferior a 15 m.

2.4.3.2.3.2 Posicin de las Cargas en Direccin Transversal Cada va cargada, as como la franja de 3,00 m de ancho sobre la que acta la sobrecarga distribuida, se deber colocar en direccin transversal en la posicin que produzca los mximos efectos en cada caso. El camin y el tndem de diseo se ubicarn en las posiciones ms desfavorables respetando los lmites siguientes: Para el diseo del voladizo del tablero el centro de la rueda estar a por lo menos

0,30 m de la cara del sardinel o de la baranda. Para el diseo del resto de los elementos el centro de la rueda estar a por lo

menos 0,60 m del borde de la va cargada.

2.4.3.2.4 Fatiga Independientemente del nmero de vas, para el estado lmite de fatiga se considerar como carga vertical la de un solo camin de diseo, como se especifica en 2.4.3.2.2.2 pero con una distancia fija de 9,00 m entre los dos ejes de 145 kN (14,78 t) e incluyendo los efectos dinmicos indicados en 2.4.3.3. El camin se ubicar, tanto en direccin longitudinal como en la direccin transversal, en las posiciones que produzcan los efectos mximo y mnimo para el elemento en estudio, de modo tal que se obtenga el mximo rango de esfuerzos. La frecuencia de la carga de fatiga se calcular sobre la base del trfico de vehculos de tres o ms ejes en cada direccin. Para estos cmputos deber considerarse el volumen de trfico promedio a lo largo de la vida til del puente.

2.4.3.3 EFECTOS DINMICOS

Excepto de estructuras enterradas y de madera, las cargas vivas correspondientes al camin o al tndem de diseo se incrementarn en los porcentajes indicados en la tabla 2.4.3.3-1 para tener en cuenta los efectos de amplificacin dinmica y de impacto.

54


Tabla 2.4.3.3-1Incremento de la Carga Viva por Efectos Dinmicos Componente Porcentaje Elementos de unin en el tablero(para todos los estados lmite)

75%

Para otros elementos Estados lmite de fatiga y fractura

15%

Otros estados lmite 33%

Este incremento no se incluir en el cmputo de las fuerzas centrfugas o en el cmputo de las fuerzas de frenado, ni se aplicar a la sobrecarga uniformemente distribuida indicada en 2.4.3.2.2.4. No se considerarn incrementos de la carga viva por efectos dinmicos en el diseo de:

Veredas y puentes peatonales Muros de contencin, excepto estribos. Cimentaciones y otras estructuras totalmente enterradas.

Para puentes de madera y componentes de madera en puentes mixtos los incrementos de carga viva por efectos dinmicos sern 50% de los especificados en la tabla 2.4.3.3-1.

2.4.3.4 FUERZAS CENTRFUGAS

En los puentes de planta curva se considerarn fuerzas radiales horizontales iguales a los pesos de cada eje del camin o del tndem de diseo multiplicados por:

C VR

= 0 01052

,

donde: V = velocidad de diseo en km/h R = radio de la curva en metros

Las fuerzas centrfugas se supondrn aplicadas a 1,80 m por encima de la superficie de rodadura.

En el cmputo de las fuerzas centrfugas debern incluirse el factor modificatorio de 2.4.3.2.2.6, pero no se incluirn los efectos dinmicos indicados en 2.4.3.3.

55


2.4.3.5 FUERZAS DE FRENADO Y DE ACELERACIN

Las fuerzas de frenado y de aceleracin se supondrn iguales a 25% de las cargas verticales de cada uno de los ejes de los camiones o tndems de diseo correspondientes a las vas con el mismo sentido de trfico. En el cmputo de estas fuerzas no se incluir la sobrecarga uniforme especificada en 2.4.3.2.2.4. Debern incluirse los factores modificatorios indicados en 2.4.3.2.2.6, pero no los efectos dinmicos de 2.4.3.3. Se supondr que las fuerzas de frenado y de aceleracin actan horizontalmente, en direccin longitudinal, estando aplicadas a 1,8 m sobre el nivel de la losa del tablero.

2.4.3.6 CARGAS SOBRE VEREDAS, BARANDAS Y SARDINELES

2.4.3.6.1 Sobrecargas en veredas Las veredas y los elementos que las soportan debern disearse para una sobrecarga de 3,5 kN/m2 (360 kgf/m2) actuante en los tramos que resulten desfavorables en cada caso y simultneamente con las cargas vivas debidas al peso de los vehculos. Se exceptan las veredas de los puentes no urbanos cuyas veredas tengan anchos menores que 0,60 m, para los cuales no ser necesario considerar esta sobrecarga. 2.4.3.6.2 Fuerzas sobre sardineles Los sardineles sern diseados para resistir una fuerza lateral no menor que 7,5 kN (760 kgf) por metro de sardinel, aplicada en el tope del sardinel o a una elevacin de 0,25 m sobre el tablero si el sardinel tuviera mayor altura.

2.4.3.6.3 Fuerzas sobre barandas Las fuerzas mnimas sobre barandas se detallan en la tabla 2.4.3.6.3. y figuras (1)

Tabla 2.4.3.6.3-1 Fuerzas de Diseo para barandas

Designacin de Fuerzas y Por niveles de importancia de Puentes Designaciones PL-1 PL-2 PL-3

Ft Transversal (N) (t)

12000012.3

24000024.5

51600052.6

Fl Longitudinal (N) (t)

400004.10

800008.2

17300017.6

Fv Vertical Abajo (N) (t)

200002.05

800008.2

22200022.64

Lt y Ll (m) 1.22 1.07 2.44Lv (m) 5.50 5.50 12.2He (min) (m) 0.51 0.81 1.02mnima altura del pasamano (m) 0.51 0.81 1.02

56


PL-1 Primer nivel de importancia Usado en estructuras cortas y de bajo nivel sobre puentes rurales y reas donde el numero de vehculos pesados es pequeo y las velocidades son reducidas.

PL-2 Segundo nivel de importancia Usado para estructuras grandes y velocidades importantes en puentes urbanos y en reas donde hay variedad de vehculos pesados y las velocidades son las mximas tolerables.

PL-3 Tercer nivel de importancia Usado para autopistas con radios de curvatura reducidos, pendientes variables fuertes, un volumen alto de vehculos pesados y con velocidades mximas tolerables. Justificacin especifica de este tipo de lugar ser hecho para usar este nivel de importancia.

Figura 1 Fuerzas de Diseo Vertical y horizontal uniformemente distribuidos

2.4.3.7 CARGAS EN PUENTES PEATONALES

Los puentes para uso peatonal y para el trfico de bicicletas debern ser diseados para una carga viva uniformemente repartida de 5 kN/m2 (510kgf/m2). El proyectista deber evaluar el posible uso del puente peatonal por vehculos de emergencia o mantenimiento. Las cargas correspondientes a tales vehculos no requerirn incrementarse por efectos dinmicos.

57


2.4.3.8 EMPUJE DE AGUA Y SUBPRESIONES

2.4.3.8.1 Presin Esttica Todos los pilares y otras partes del puente que estn sujetas al empuje de agua debern ser diseados para resistir los esfuerzos ms desfavorables en las condiciones de aguas mximas y aguas mnimas.

2.4.3.8.2 Subpresiones Las subpresiones sern estimadas mediante una red de flujo u otro procedimiento equivalente. A falta de un estudio detallado, la subpresin en cada punto ser calculada como el producto del peso especfico del agua por la diferencia de niveles entre la superficie del agua y el punto considerado.

2.4.3.8.3 Efectos del Agua en Movimiento 2.4.3.8.3.1 En Direccin Longitudinal La presin debida al movimiento del agua en direccin longitudinal, es decir aquella que corresponde a la direccin de flujo, ser calculada mediante:

p C VD= 0 5 2, donde: P = presin media de la corriente de agua en kN/m2 CD = coeficiente de arrastre longitudinal indicado en la tabla 2.4.3.8.3.1 V = velocidad mxima del agua en m/s

Tabla 2.4.3.8.3.1-1 Coeficiente de Arrastre Longitudinal

Tipo de Estructura CD Pilar con extremo semicircular 0,7 Pilar con extremo plano 1,4 Pilar con extremo en ngulo agudo 0,8 Troncos u otros escombros 1,4

La resultante de la fuerza debida al movimiento del agua se calcular como el producto de la presin media por el rea proyectada en direccin normal a la corriente y se considerar aplicada a una altura, medida desde el fondo de ro, igual a 60% del tirante de agua.

Cuando el curso de agua pueda arrastrar una cantidad significativa de escombros, debern evaluarse las fuerzas de arrastre sobre el material que pudiera acumularse sobre el pilar.

58


2.4.3.8.3.2 En Direccin Transversal Cuando la direccin de flujo forme un ngulo, , con la direccin del pilar se supondr que sobre la cara lateral del mismo acta una presin uniforme dada por:

p CT= 0 5 2, V donde: P = presin lateral en kN/m2 CT = coeficiente de arrastre transversal indicado en la tabla 2.4.3.8.3.2 V = velocidad mxima del agua en m/s

Tabla 2.4.3.8.3.2-1 Coeficiente de Arrastre Transversal

ngulo entre la direccin del flujo y la direccin longitudinal del pilar

CT

0 0 5 0,5

10 0,7 20 0,9

30 ms 1,0

La resultante de la fuerza transversal se calcular como el producto de la presin lateral por el rea expuesta.

2.4.3.8.4 Empuje Hidrodinmico Las presiones adicionales originadas por la masa de agua al ocurrir un sismo podrn ser estimadas con las frmulas aproximadas de Westergard o por cualquier otro procedimiento equivalente.

2.4.3.9 VARIACIONES DE TEMPERATURA

2.4.3.9.1 Rangos de Temperatura En ausencia de informacin ms precisa, los rangos de temperatura sern los indicados en la tabla 2.4.3.9.1:

Tabla 2.4.3.9.1-1 Rangos de Temperatura (C) Material Costa Sierra Selva

Concreto armado o preesforzado 10 a 40C -10 a +35C 10 a 50C Acero 5 a 50C -20 a +50C 10 a 60C Madera 10 a 40C -10 a +35C 10 a 50C

59


La temperatura de referencia ser la temperatura ambiente promedio durante las 48 horas antes del vaciado del concreto o antes de la colocacin de aquellos elementos que determinan la hiperestaticidad de la estructura.

2.4.3.9.2 Gradiente de Temperatura En superestructuras de concreto o de acero con tablero de concreto, se supondr un gradiente de temperatura, adicionalmente a los cambios de temperatura especificados en 2.4.3.9.1. Las diferencias de temperatura T1 y T2 correspondern a los valores positivos dados en la tabla 2.4.3.9.2 a valores negativos obtenidos multiplicando aquellos de la tabla por -0,5.

Tabla 2.4.3.9.2-1 Temperaturas que definen los Gradientes (C)

Sin Asfalto 5 cm Asfalto 10 cm Asfalto Regin T1 T2 T1 T2 T1 T2

Costa 40 15 35 15 30 15 Sierra 40 5 35 5 30 5 Selva 50 20 45 20 40 20

2.4.3.10 CARGAS DE VIENTO

2.4.3.10.1 Generalidades Las presiones originadas por el viento se supondrn proporcionales a la velocidad del viento al cuadrado. Para puentes con una altura de 10 m o menos, medida desde el nivel de agua o desde la parte ms baja del terreno, se supondr que la velocidad del viento es constante. Las velocidades a alturas mayores sern determinadas mediante:

V C V n zz

VZ L= 10 0 10

donde: VZ =velocidad del viento (km/h) a la altura z V10 =velocidad de referencia, correspondiente a z = 10 m. z =altura por encima del nivel del terreno o del agua (m) C, zo =constantes dadas en la tabla 2.4.3.10.1

60


Tabla 2.4.3.10.1-1 Valores de las constantes C,zo

Condicin Pueblos Abiertos Suburbanos Ciudad C (km/h) 0.330 0.380 0.485 Zo (m) 0.070 0.300 0.800

2.4.3.10.2 Presiones horizontales sobre la estructura Las presiones de viento sern calculadas mediante la expresin:

P P VB Z= 1002

P = presin del viento (kN/m2) VZ = velocidad del viento (km/h) a la altura z PB = presin bsica correspondiente a una velocidad de 100 km/h, dada en la tabla

2.4.3.10.2 (kN/m2) Tabla 2.4.3.10.2-1 Presiones bsicas correspondientes a una velocidad de 100

km/h Componente Estructural Presin por

Barlovento (kN/m2) Presin por Sotavento

(kN/m2) Armaduras, Columnas y Arcos 1.5 0.75

Vigas 1.5 NA

Superficies de pisos largos 1.2 NA

2.4.3.10.3 Presiones horizontales sobre los vehculos Las presiones de viento sobre los vehculos se considerarn como una fuerza de 1,5 kN/m (150 kgf/m) aplicada en direccin transversal, en las partes del puente donde resulte desfavorable y a 1,8 m de altura sobre el tablero.

2.4.3.10.4 Presiones verticales Excepto cuando se determinen las presiones verticales debidas a viento mediante un anlisis ms preciso o experimentalmente, se considerar una fuerza vertical hacia arriba, uniformemente distribuida por unidad de longitud de puente, con una magnitud igual a 0,96 kN/m2 (100 kgf/m2) multiplicada por el ancho del tablero, incluyendo veredas y parapetos. Esta fuerza se considerar aplicada a un cuarto de la dimensin total del tablero, hacia barlovento.

61


2.4.3.10.5 Inestabilidad aeroelstica Los efectos de fuerzas aeroelsticas debern ser investigados para todas las estructuras con una relacin peralte / luz o ancho del tablero / luz menor que 1/30.

2.4.3.11 EFECTOS DE SISMO

2.4.3.11.1 Alcances Las disposiciones de esta seccin son aplicables a puentes con una luz total no mayor que 150 m y cuya superestructura est compuesta por losas, vigas T o cajn, o reticulados. Para estructuras con otras caractersticas y en general para aquellas con luces de ms de 150 m ser necesario un estudio de riesgo ssmico del sitio. En ningn caso se usarn fuerzas ssmicas menores que las indicadas en los acpites siguientes. No se requerir considerar acciones de sismo sobre alcantarillas y otras estructuras totalmente enterradas.

2.4.3.11.2 Fuerzas Ssmicas Las fuerzas ssmicas sern evaluadas por cualquier procedimiento racional de anlisis que tenga en cuenta las caractersticas de rigidez y de ductilidad, las masas y la disipacin de energa de la estructura. Se supondr que las acciones ssmicas horizontales actan en cualquier direccin. Cuando slo se realice el anlisis en dos direcciones ortogonales, los efectos mximos en cada elemento sern estimados como la suma de los valores absolutos obtenidos para el 100% de la fuerza ssmica en una direccin y 30% de la fuerza ssmica en direccin perpendicular. 2.4.3.11.3 Coeficiente de Aceleracin El coeficiente de aceleracin A para ser usado en la aplicacin de estas disposiciones deber ser determinado del mapa de iso-aceleraciones con un 10% de nivel de excedencia para 50 aos de vida til, (Apndice A), equivalente a un periodo de recurrencia de aproximadamente 475 aos. Estudios especiales para determinar los coeficientes de aceleracin en sitios especficos debern ser elaborados por profesionales calificados si existe una de las siguientes condiciones: El lugar se encuentra localizado cerca a una falla activa. Sismos de larga duracin son esperados en la regin. La importancia del puente es tal que un largo periodo de exposicin, as como

periodo de retorno, debera ser considerado. 2.4.3.11.4 Categorizacin de las Estructuras Para efectos de establecer los procedimientos mnimos de anlisis, as como para determinar los coeficientes de modificacin de la respuesta en distintos casos, los puentes se clasificarn en tres categoras de importancia:

62


Puentes crticos. Puentes esenciales, u Otros puentes Los puentes esenciales son aquellos que como mnimo debern quedar en condiciones operativas despus de la ocurrencia de un sismo con las caractersticas de diseo, a fin de permitir el paso de vehculos de emergencia y de seguridad o defensa. Sin embargo algunos puentes debern permanecer operativos luego de la ocurrencia de un gran sismo, que supere al sismo de diseo, y permitir en forma inmediata el paso de vehculos de emergencia, y de seguridad o defensa. Estos debern ser considerados como puentes crticos. 2.4.3.11.5 Zonas de Comportamiento Ssmico Cada puente deber ser asignado a una de las cuatro zonas ssmicas de acuerdo con la tabla 2.4.3.11.5.

_____________________________________ Tabla 2.4.3.11.5 Zonas Ssmicas _____________________________________ Coeficiente de Aceleracin Zona Ssmica _____________________________________ A 0.09 1 0.09 < A 0.19 2 0.19 < A 0.29 3 0.29 < A 4 _____________________________________ 2.4.3.11.6 Condiciones Locales Para considerar la modificacin de las caractersticas del sismo como resultado de las distintas condiciones de suelo, se usarn los parmetros de la tabla 2.4.3.11.6 segn el perfil de suelo obtenido de los estudios geotcnicos: ______________________________________ Coeficiente Tipo de Perfil de Suelo de sitio I II III IV ______________________________________ S 1.0 1.2 1.5 2.0 ______________________________________

63


En sitios donde las propiedades del suelo no son conocidas en detalle suficiente para determinar el tipo de perfil de suelo o donde la clasificacin propuesta no corresponde a alguno de los cuatro tipos, el coeficiente de sitio para Suelos Tipo II deber ser usado. 2.4.3.11.6.1 Suelo Perfil Tipo I Roca de cualquier caracterstica descripcin, o arcilla esquistosa o cristalizada en estado natural (tales materiales pueden ser descritos por velocidades de ondas de corte mayores a 760 m/s. Condiciones de suelo rgido donde la profundidad del suelo es menor a 60 m y los tipos de suelos sobre la roca son depsitos estables de arenas, gravas o arcillas rgidas. 2.4.3.11.6.2 Suelo Perfil Tipo II Es un perfil compuesto de arcilla rgida o estratos profundos de suelos no cohesivos donde la altura del suelo excede los 60 m, y los suelos sobre las rocas son depsitos estables de arenas, gravas o arcillas rgidas. 2.4.3.11.6.3 Suelo Perfil Tipo III Es un perfil con arcillas blandas a medianamente rgidas y arenas, caracterizado por 9 m o ms de arcillas blandas o medianamente rgidas con o sin capas intermedias de arena u otros suelos cohesivos. 2.4.3.11.6.4 Suelo Perfil Tipo IV Es un perfil con arcillas blandas o limos cuya profundidad es mayor a los 12 m. 2.4.3.11.7 Coeficiente de Respuesta Ssmica Elstica 2.4.3.11.7.1 Generalidades Al memos sea especificado de otra manera en el artculo 2.4.3.11.7.2, el coeficiente de respuesta ssmica elstica, Csn para el n-simo modo de vibracin, deber tomarse como: Csn = 1.2 AS / Tn 2/3 2.5 A Donde: Tn = periodo de vibracin del n-simo modo (s) A = coeficiente de aceleracin especificada en el artculo 2.4.3.11.3 S = coeficiente de sitio especificado en el artculo 2.4.3.11.6 2.4.3.11.7.2 Excepciones Para puentes sobre perfiles de suelo tipo III o IV y en reas donde el coeficiente A es mayor o igual a 0.30, Csn debe ser menor o igual a 2.0 A.

64


Para suelos tipo III y IV, y para otros modos distintos al modo fundamental el cual tenga periodos menores a 0.3s, Csn deber tomarse como: Csn = A ( 0.8+4.0 Tn ) S el periodo de vibracin para cualquier modo excede 4.0 s, el valor de Csn para ese modo deber tomarse como: Csn = 3 A S Tn 0.75 2.4.3.11.8 Factores de Modificacin de Respuesta 2.4.3.11.8.1 Generalidades Para aplicar los factores de modificacin de respuesta que se especifican en este item, los detalles estructurales debern satisfacer las disposiciones referentes al diseo de estructuras de concreto armado en zonas ssmicas. Con excepcin a lo indicado en este item, las fuerzas de diseo ssmico para sub-estructuras y las conexiones entre las partes de la estructura, listadas en la tabla 2.4.3.11.8.2, se determinarn dividiendo las fuerzas resultantes de un anlisis elstico por el factor de modificacin de respuesta R apropiado, como se especifica en las tablas 2.4.3.11.8.1 y 2.4.3.11.8.2, respectivamente. Si un mtodo de anlisis tiempo historia inelstico es usado, el factor de modificacin de respuesta, R, ser tomado como 1.0 para toda la sub - estructura y conexiones.

65


TABLA 2.4.3.11.8.1-1 FACTORES DE MODIFICACION DE RESPUESTA R

SUBESTRUCTURAS __________________________________________________________________ SUB-ESTRUCTURA IMPORTANCIA CRITICA ESENCIAL OTROS __________________________________________________________________ Pilar tipo placa de gran dimensin 1.5 1.5 2.0 Pilotes de concreto armado Slo pilotes verticales 1.5 2.0 3.0 Grupo de pilotes incluyendo pilotes inclinados 1.5 1.5 2.0 Columnas individuales 1.5 2.0 3.0 Pilotes de acero o acero compuesto con concreto Slo pilotes verticales 1.5 3.5 5.0 Grupo de pilotes incluyendo pilotes inclinados 1.5 2.0 3.0 Columnas mltiples 1.5 3.5 5.0 __________________________________________________________________ TABLA 2.4.3.11.8.1-2 FACTORES DE MODIFICACION DE RESPUESTA R

CONEXIONES CONEXIONES PARA TODAS LAS CATEGORIAS DE IMPORTANCIA __________________________________________________________________ Superestructura a estribo 0.8 Juntas de expansin dentro de la superestructura 0.8 Columnas, pilares o pilotes a las vigas cabezal o superestructura 1.0 Columnas o pilares a la cimentacin 1.0 __________________________________________________________________ 2.4.3.11.8.2 Aplicaciones Las cargas ssmicas sern asumidas que actan en cualquier direccin lateral. El apropiado factor R se debe usar para ambos ejes ortogonales de la sub-

estructura.

66


Un pilar tipo placa de concreto puede ser analizado como una columna simple en la direccin ms dbil si las disposiciones para columnas, como se especifica en el captulo de diseo de estructuras de concreto, son satisfechas.

2.4.4 Cargas Excepcionales 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 colisiones, explosiones o incendio. 2.4.5 Factores de Carga y Combinaciones 2.4.5.1 ALCANCE Se especifican los requerimientos mnimos para las cargas y las fuerzas, los lmites de su aplicacin, los factores de carga y las combinaciones de carga a ser usadas en el diseo de puentes nuevos. Las previsiones de carga pueden ser aplicadas tambin con fines de evaluacin estructural de los puentes existentes. Cuando se consideran niveles diversos de condiciones de carga, la seleccin de la condicin de diseo ser responsabilidad del propietario de la obra. Para los efectos de las fuerzas que pueden desarrollarse durante la construccin, se especifica un factor de carga mnimo. 2.4.5.2 CARGAS Y NOTACION Se considera las siguientes cargas y fuerzas permanentes y transitorias: Cargas Permanentes

DD = Fuerza de arrastre hacia abajo DC = Carga muerta de Componentes estructurales y no estructurales DW = Carga muerta de la superficie de rodadura y dispositivos auxiliares EH = Presin de tierra horizontal ES = Carga superficial en el terreno EV = Presin vertical del relleno

Cargas Transitorias: BR = fuerza de frenado vehicular CE = fuerza centrfuga vehicular CR = creep del concreto CT = fuerza de choque vehicular CV = fuerza de choque de barcos EQ = sismo FR = friccin IC = carga de hielo

67


IM = carga de impacto LL = carga viva vehicular LS = carga viva superficial PL = carga viva de peatones SE = asentamiento SH = contraccin TG = gradiente de temperatura TU = temperatura uniforme WA = carga de agua y presin del flujo WL = efecto de viento sobre la carga viva WS = efecto de viento sobre la estructura

2.4.5.3 FACTORES DE CARGA Y COMBINACIONES La carga total factorizada ser calculada como:

Q= n i qi (1) donde : n = modificador de carga especificado en el artculo 2.3.2.1 qi = carga especificada en esta seccin i = factores de carga especificados en las tablas 1 y 2. Los componentes y las conexiones de un puente satisfaceran la ecuacin (1) para las combinaciones aplicables de los efectos de la fuerza extrema factorizada como se especifica en los estados lmites siguientes: RESISTENCIA I .- Combinacin bsica de carga relacionada con el uso vehicular

normal, sin considerar el viento. RESISTENCIA II .- Combinacin de carga relacionada al uso del puente mediante

vehculos de diseo especiales especificados por el propietario y/o vehculos que permiten la evaluacin, sin considerar el viento.

RESISTENCIA III . - Combinacin de carga relacionada al puente expuesto al

viento con una velocidad mayor que 90 km/h. RESISTENCIA IV.- Combinacin de carga relacionada a relaciones muy altas de la

carga muerta a la carga viva. RESISTENCIA V .- Combinacin de carga relacionada al uso vehicular normal del

puente considerando el viento a una velocidad de 90 km/h. EVENTO EXTREMO I .- Combinacin de carga incluyendo sismo.

68


EVENTO EXTREMO II .- Combinacin de carga relacionada a la carga de viento, choque de vehculos y barcos, y ciertos eventos hidrulicos con carga viva reducida, distinta de la carga de choque vehicular.

SERVICIO I.- Combinacin de carga relacionada al uso operativo normal del

puente con viento a 90 km/hr y con todas las cargas a su valor nominal (sin factorizar). Tambin est relacionada al control de la deflexin en estructuras metlicas empotradas, placas de revestimiento de tneles y tubos termoplsticos, as como controlar el ancho de las grietas en estructuras de concreto armado.

SERVICIO II .- Combinacin de carga considerado para controlar la fluencia de la

estructuras de acero y el deslizamiento de las conexiones crticas, debidos a la carga viva vehicular.

SERVICIO III.- Combinacin de carga relacionada solamente a la fuerza de tensin

en estructuras de concreto pretensado, con el objetivo de controlar las grietas. FATIGA .- Combinacin de fatiga y carga de fractura, relacionada a la carga viva

vehicular repetitiva y las respuestas dinmicas bajo un camin de diseo simple con el espaciamiento entre ejes.

Los factores de carga, para varias cargas que se consideren en una combinacin de carga de diseo, sern tomados como los especificados en la Tabla 2.4.5.3-1. Los factores de carga para cargas permanentes sern tomados de la Tabla 2.4.5.3-2. Los factores sern escogidos para producir el efecto factorizado extremo total. Para cada combinacin de carga, sern investigados los mximos positivos y negativos. En las combinaciones de cargas donde el efecto de una fuerza reduce el efecto de otra, se aplicar el mnimo valor de la fuerza reductora. Cuando la carga permanente incrementa la estabilidad o la capacidad de carga de algn componente o todo el puente, se evaluar la posibilidad de una combinacin de carga con el mnimo valor de tal carga permanente. Para el clculo de las deformaciones ser usado el mayor factor de carga para TU (caso de temperatura uniforme), CR (creep del concreto) y SH (contraccin); para otros clculos sern usados los valores mnimos. Para la evaluacin de la estabilidad global de los taludes con o sin estructuras de cimentacin, sern usados los factores mximos. El factor de carga para gradiente de temperatura, TG , y asentamiento, SE, ser determinado para cada proyecto especfico. El factor de carga para carga viva en la combinacin de carga del Evento Extremo I(sismo), ser determinado para el proyecto especfico.

69


TABLA 2.4.5.3 -1. Combinaciones de Carga y Factores de Carga.

Combinacin de Cargas Estado Lmite

DC DD DW EH EV ES

LL IM CE BR PL LS

WA WS WL FR TU CR SH

TG SE EQ

IC

CT

CV

RESISTENCIA I p 1.75 1.00 1.00 0.50/1.20 TG SE RESISTENCIA II p 1.35 1.00 1.00 0.50/1.20 TG SE RESISTENCIA III p 1.00 1.40 1.00 0.50/1.20 TG SE RESISTENCIA IV Solamente EH, EV, ES, DW, DC

p 1.5

1.00

1.00

0.50/1.20

RESISTENCIA V P 1.35 1.00 0.40 0.40 1.00 0.50/1.20 TG SE EVENTO EXTREMO I p EQ 1.00 1.00 1.00 EVENTO EXTREMO II p 0.50 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 SERVICIO I 1.00 1.00 1.00 0.30 0.30 1.00 1.00/1.20 TG SE SERVICIO II 1.00 1.30 1.00 1.00 1.00/1.20 SERVICIO III 1.00 0.80 1.00 1.00 1.00/1.20 TG SE FATIGA - Solamente LL,IM y CE

0.75

Usar solamente uno de los indicados en estas columnas en cada combinacin

TABLA 2.4.5.3 -2. Factores de carga para Cargas Permanentes, p

FACTOR DE CARGA TIPO DE CARGA Mximo Mnimo

DC : Componentes y Auxiliares 1.25 0.90 DD : Fuerza de arrastre hacia abajo 1.80 0.45 DW : Superficies de Rodadura y Accesorios

1.50 0.65

EH : Presin horizontal de tierra * Activa * En reposo.

1.50 1.35

0.90 0.90

EV : Presin vertical de tierra * Estabilidad global * Estructuras de Retencin * Estructuras Rgidas Empotradas * Prticos Rgidos * Estructuras Flexibles empotra -

dos excepto alcantarillas metli - cas * Alcantarillas Metlicas

1.35 1.35 1.30 1.35 1.95

1.50

N/A 1.00 0.90 0.90 0.90

0.90 ES : Carga superficial en el terreno 1.50 0.75

70


2.5 ESPECIFICACIONES DE LOS MATERIALES

2.5.1 Generalidades El diseo estar basado en las propiedades de los materiales indicados en esta seccin. Cuando se requiera utilizar otros grados o tipos de materiales se deber establecer previamente al diseo sus propiedades, incluyendo su variabilidad estadstica. Los requisitos mnimos aceptables incluyendo los procedimientos de ensayos debern especificarse en los documentos contractuales. 2.5.2 Acero de Refuerzo 2.5.2.1. Generalidades Las barras de refuerzo, alambre corrugado, alambre estirado en fro, mallas soldadas de alambre liso y mallas soldadas de alambre corrugado debern satisfacer los estndares de materiales especificados en el Artculo 2.9. Las barras de refuerzo debern ser corrugadas, excepto que barras o alambre liso puede ser usado para espirales, estribos y mallas de alambre. La resistencia nominal a la fluencia deber ser el mnimo especificado para el grado de acero seleccionado, excepto que la resistencia a la fluencia en exceso de 520 MPa (5300 kgf/cm2) no deber ser usada para fines de diseo. La resistencia a la fluencia o grado de las barras o alambres debern ser indicados en los planos y documentos contractuales. Barras con resistencias a la fluencia menores a 400 MPa (4080 kgf/cm2) se podrn usar solamente con la aprobacin del propietario. Cuando es indispensable la ductilidad o cuando se requiere soldarse, se podr recurrir al ASTM A706, Barras corrugadas de Acero de baja aleacin para refuerzo del concreto. 2.5.2.2 Modulo de Elasticidad Se asumir el modulo de elasticidad, Es, de barras y alambres lisos, el valor de 200 000 MPa (2 040 000 kgf/cm2) 2.5.2.3 Aplicaciones Especiales El refuerzo a ser soldado ser indicado en los planos y documentos contractuales, y se especificar el procedimiento de soldadura. Lugares donde ser usar refuerzo con recubrimientos epxicos debern ser identificados en los documentos contractuales.

71


2.5.2.4 Acero para Preesforzado 2.5.2.4.1 Generalidades Torones relevados de esfuerzos sin recubrimiento o toron de siete alambres de baja relajacin, o barras de alta resistencia lisas o corrugadas sin recubrimiento, debern cumplir los siguientes estndares de materiales. AASHTO M203 (ASTM A416) - Torones de siete alambres relevados de esfuerzo

sin recubrimiento para concreto preesforzado. AASHTO M275 (ASTM A722) - Barras de Acero de Alta Resistencia sin

recubrimiento para concreto preesforzado. La resistencia a la traccin y de fluencia para estos aceros puede tomarse como se especifican en la Tabla 2.5.2.4.1-1.

Tabla 2.5.2.4.1 - 1 Propiedades de las Barras y Toron de Pretensar

Material Grado o Tipo Dimetro en mm

Resistencia a la Traccin fpu en MPa

(kgf/cm2)

Resistencia a la fluencia fpy (MPa)

Toron (Strand) (Grado 250) 1725 MPA (Grado 270) 1860 MPA

6,35 a 15,24 9,53 a 15,24

1725 (17 500) 1860 (18 900)

85% de fpu excepto 90% de fpu para torones de baja relajacin

Barra Tipo 1, Liso Tipo 2, Corrugado

19 a 35 15 a 36

1035 (10 500) 1035 (10 500)

85% de fpu 80% de fpu

Deben incluirse detalles completos del preesforzado en los planos o documentos contractuales, donde la dimensin y grado o tipo de acero deber ser mostrado. Esto evitar imprecisiones en los metrados. 2.5.2.4.2. Modulo de Elasticidad Si no est disponible datos mas precisos, el modulo de elasticidad para aceros de preesforzar, basados en el rea nominal de la seccin transversal, puede tomarse como: para torones; Ep=197 000 MPa (2 000 000 kgf/cm2) para barras; Ep=207 000 MPa (2 000 000 kgf/cm2) 2.5.3 Aceros para estructuras metlicas 2.5.3.1 Aceros Estructurales Los aceros estructurales debern cumplir con los requisitos establecidos en la Tabla 1, y el diseo deber estar basado en las propiedades mnimas indicadas. El modulo de elasticidad y el coeficiente trmico de expansin de todos los grados de acero estructural sern asumidos como 200 000 MPa (2 040 000 kgf/cm2) y 11,7x10-6 mm/mm/C, respectivamente.

72


Tabla 2.5.3.1 -1 Propiedades Mecnicas mnimas de Aceros Estructurales por forma, resistencia y espesor.

Acero

Estructural Acero de alta resistencia de

baja aleacin Aceros de Baja

aleacin Revenidos y Templados

Aceros aleados de alta resistencia a la fluencia Revenidos y Templados

Designacin AASHTO

M270 Grado 250

M270 Grado 345

M270 Grado 345W

M270 Grado 485W

M270 Grado 690/690W

Designacin Equivalente ASTM

A709M Grado 250

A709M Grado 345

A709M Grado 345W

A709M Grado 485W

A709M Grados 690/690W

Espesor de planchas, mm

Hasta 100 incl.

Hasta 100 incl.

Hasta 100 incl.

Hasta 100 Incl.

Hasta 65 incl.

Sobre 65 hasta 100 incl

Formas (secciones)

Todos los grupos

Todos los grupos

Todos los grupos

No aplicable No aplicable No aplicable

Resistencia a la traccin mnima, Fu,MPa (kgf/cm2)

400

(4000)

450

(4600)

485

(4950)

620

(6300)

760

(7750)

690

(7040) Esfuerzo de Fluencia mnimo o resistencia a la fluencia mnima Fy, MPa(kg/cm2).

250

(2500)

345

(3500)

345

(3500)

485

(4950)

690

(7040)

620

(6300)

Aceros AASHTO M270, Grado 250, (ASTM A709M, Grado 250) pueden ser usados en espesores mayores a 100 mm para usos no estructurales o componentes de elementos de apoyo Aceros aleados revenidos y templados de elementos estructurales y tubera mecnica sin costuras con una resistencia a la traccin mxima no mayor de 965 MPa (9840 kg/cm2) para secciones estructurales o 1000 MPa (10 200 kgf/cm2) para tubera mecnica sin costuras pueden ser usados, siempre que: los materiales satisfagan todos los otros requisitos mecnicos y qumicos de ya

sea ASTM A709M, Grado 690 690W, y el diseo est basado en las propiedades mnimas especificadas para aceros

ASTM A709M, Grados 690 690W. Tubera estructural ser tubera soldada conformada en fro o tubera sin costuras de acuerdo a ASTM A500, Grado B, o tubera soldada conformada en caliente o tubera sin costuras de acuerdo a ASTM A501. Limitaciones en los espesores relativos a formas y grupos laminadas deber cumplir con ASTM A6M (AASHTO M160). 2.5.3.2 Pines, Rodillos y Ba

diseño de puente

Documents

Transcript of diseño de puente