G.Jiménez/2011

Materia: PuentesSemestre: NovenoI / 2011

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Cargas en los Puentes

Cargar muertaCarga viva + ImpactoViento en la EstructuraSismoHieloFuerza de la corrienteEmpuje y presión de la tierraViento en la carga VivaFuerza CentrifugaFrenadoSubpresiónTemperatura, fluencia, retracción

En el presente curso seusaran las normas

A.A.S.H. T.O. (AmericanAsociation of State

Highway andTransportation Officials)

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Debidos al peso propio (carga muerta)La carga muerta de la superestructura esta compuesta :

SUPERESTRUCTURAVigasLosasDiafragmasAcerasPostesPasamanosCapa de rodaduraTuberiasCablesServicios Publicos

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Debidos al peso propio (carga muerta)La carga muerta en la INFRAESTRUCUTRA constituyen:

CoronamientoElevaciónFundación

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Debidos a la Carga VivaEstán constituidas por vehículos tipo.

Según reglamento AASHTO, distingue dos tipos de carga viva:

Camión tipo, que toma como carga puntual por cada franja de trafico.Toma como carga equivalente (distribuida).

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CAMIONES TIPO – HIGHWAY

H – 15H - 20

W=40.000 Lb= 18144 Kgf

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CAMIONES TIPO – HIGHWAY

H – 15H - 20

W=40.000 Lb= 18144 Kgf

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CAMIONES TIPO – HIGHWAY semitrailer

HS – 15HS - 20

W= 72.000 Lb= 32.659 Kgf

H15 = 75% H20HS15 = 75% HS20

Peso P/rueda delantera Peso P/rueda central Peso P/rueda traseraHS-20 1814 Kgf. 7257 Kgf. 7257 Kgf.HS-15 1361 Kgf. 5443 Kgf. 5443 Kgf.

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CAMIONES TIPO – HIGHWAY semitrailer

HS – 15HS - 20

W= 72.000 Lb= 32.659 Kgf

H15 = 75% H20HS15 = 75% HS20

La parte de imagen con el identificador de relación rId2 no se encontró en el archivo.

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Equivalencias entre normasLa equivalencias entre la notación:

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HS – 20

q = 640 lb/ft = 952,44 Kgf/mQ = 18.000 Lb = 8.165 Kgf.Q = 26.000 Lb = 11.794 Kgf.

q

QCarga viva equivalente

HS – 15

q = 480 lb/ft = 714,33 Kgf/mQ = 13.500 Lb = 6.124 Kgf.Q = 19.500 Lb = 8.845 Kgf.

En ciertas casos, en el caso de tramos S.A., apartir de cierta longitud, la carga equivalenteproducirá solicitaciones mayores al tren decargas.

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Franjas de Trafico

-De 6 m. a 9 m. 2 fajas de trafico

-De 9 m. a 12.6 m. 3 fajas de trafico

-De 12.6 m. a 16.2 m. 4 fajas de trafico

-De 16.2 m. a 19.8 m. 5 fajas de trafico

-De 19.8 m. a 23.4 m. 6 fajas de trafico

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Cargas EquivalentesLa carga equivalente está constituida por una carga distribuida en superficieque se puede aplicar por tramos o sectores acompañada de una cargadistribuida longitudinalmente .

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Ejes de simetría según teorema de barre

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Camión tipo y cargas equivalentes para hallar Momentos Max. Entramos simples

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Camión tipo y carga equivalente para hallar momentos máximospositivos en vigas continuas.

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Camión tipo y carga equivalente para hallar momentos máximosnegativos en vigas continuas.

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Momento máximo por Camión tipo en los volados siendo L la luzdel volado.

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Camión tipo y carga equivalente para hallar el corte máximo enlos apoyos de vigas isostáticas.

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Camión tipo y carga equivalente para hallar el corte máximo enuna sección cualquiera de vigas isostáticas.

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Camión tipo y carga equivalente para hallar el corte máximojunto a un apoyo interior en vigas isostáticas.

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Camión tipo y carga equivalente para hallar el corte máximo enuna sección cualquiera de una viga continua.

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SOLICITACIONES ACONSIDERAR EN CALCULO Y

DISEÑO DE PUENTES

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Impacto.-

Es la manera de considerar el efecto dinámico de las cargas vehiculares:

Donde:l = Fracción de la caiga viva por impacto con un máximo de 30 %.L = Longitud en metros de la porción de la luz que se carga paraprovocar los máximos esfuerzos en el miembro.

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Impacto.-a) Grupo A.1. La superestructura incluyendo columnas resistentes de acero oconcreto, pies derechos, torres de acero ó pórticos, y en generalaquellas partes de la estructura que se extienden encima de lafundación principal.2. La porción por encima de la línea de tierra de los pilotes deconcreto o acero que estén rígidamente conectados con lasuperestructura como en el caso de pórticos u otras estructurascontinuas.

b) Grupo B.1. Estribos, muros de contención, pilas y pilotaje con excepción de loespecificado en el grupo A - 2.2. Fundaciones.3. Estructuras de madera.4. Cargas en las aceras.5. Alcantarillas y otras estructuras con un relleno superior a 0.9 m.

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Fajas de Tránsito.-

Las cargas por faja de tránsito o camiones se supondrá que ocupan un anchomínimo de 3 m. pudiendo alcanzar un máximo de 4.5 m.

Donde:

W = Ancho de la faja de tránsito.N = Número de fajas de tránsito.WC = Ancho libre de calzada (entre bordillos).

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Fajas de Tránsito.-Anchos para a diferentes fajas de tráfico:

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Reducción de la Intensidad de las Cargas.-

Porcentajes de los esfuerzos por carga viva, se emplearán en vista de laimprobable coincidencia de las cargas:

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Cargas en las aceras.-Se utiliza para el diseño de aceras y elementos directamente afectados por lacarga en aceras.

Luces menores a 7.6 m. de longitud……..415 Kgf/m2Luces de 7.61 m. a 30.50 m……………….290 Kgf/m2Luces mayores a 30.01 m. de acuerdo a la siguiente expresión:

q

, [Kgf/m2]

Donde:P = Carga viva en Kgf/m2 (máximo 290 Kgf/m2)L = Longitud cargada del miembro a verificar en m.w = Ancho de la acera en m.

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Choque.-Es una fuerza horizontal que provocada por el choque lateral de los vehículoscontra los bordillos.

Fuerza de Choque aplicada a los Bordillos.

Se la aplica a una altura máxima de 0.25 m. por encima de la capa derodadura, y en caso de que el bordillo sea de menor altura esta se la aplicaráen la parte superior.

750 Kgf/m 750 Kgf/m

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Parapetos, Postes y Pasamanos.-Se prevén en los bordes de las aceras o directamente de las calzadas paraproteger a los peatones o a los vehículos. En algunos casos se prevénparapetos vehiculares entre la calzada y la acera y al borde de la acerapostes y pasamanos peatonales.

Parapetos y Protecciones para Puentes de Autopista.

4500 Kgf/m

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Parapetos y Pasamanos para Pasarelas..

Parapetos, Postes y Pasamanos.-

4588 Kgf/m

En los pasamanos peatonales se aplican simultáneamente cargasdistribuidas de 0.75 Kn/m. en el sentido vertical y 0.75 Kn/m. en elhorizontal.La altura del pasamanos superior debe llegar a 0.9 m.

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Fuerzas Longitudinales.-Son provocadas por el frenado brusco de los vehículos y su magnitud estádada por el 5 % de la carga viva sin impacto aplicada en todas las fajas detráfico y desarrollada en la misma dirección.

Donde:

Fr = Fuerza longitudinal debida al frenado.q = Carga equivalente del vehículo especificado.L = Longitud total del puente.Qm = Carga equivalente (Momento)n = Número de fajas de tráfico.

Fr

1.82m

Qm)

Mas utilizado en puentes hiperestaticos

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Cargas debidas al Viento.-Su dirección es variable, pero para el diseño se trabaja solo con lascomponentes en la dirección perpendicular al tráfico (sobre la elevación delpuente) y paralela al tráfico.

Viento en la Superestructura.-Estas solicitaciones vienen expresadas pop unidad de superficie expuesta enelevación, es decir que esta superficie en elevación sirve para las doscomponentes.

En puentes corrientes conluces hasta de 50 m. seemplearán las siguientescargas:

Viento longitudinal en lasuperestructura: 0.60 Kn/m2

Viento transversal en lasuperestructura: 2.45 Kn/m2.

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Viento en la Carga Viva.-

Será considerada como una fuerza por metro lineal de estructura de acuerdoa la tabla siguiente:

Estas cargas se aplican a 1.8 m. por encima de la capa de rodadura.En puentes corrientes con luces de hasta 50 m. se emplearán las siguientescargas:Viento longitudinal sobre la carga viva: 0.60 Kn/m.Viento transversal sobre la carga viva: 1.50 Kn/m.

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Viento en la Infraestructura. -

La dirección más desfavorable del viento sobre una pila, de manera que lasfuerzas resultantes por este concepto son respectivamente:

Viento desfavorable en la Infraestructura

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Viento en la Infraestructura. -

Viento longitudinal:

Donde:P = Presión del viento en la infraestructura = 2 Kn/m2.L = Separación entre ejes de pilas en metros.D = Ancho de la pila en metros.B = Espesor de la pila en metros.H = Altura libre de la pila entre el nivel de aguas y su coronamiento en metros.Las unidades para Fvi y Fvt serán en Kilonewtons.

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Fuerza de la Corriente.-Las aguas provocan una fuerza con tendencia a volcar particularmente laspilas por ello estas deben ofrecer la menor resistencia posible, lo que seconsigue dándole formas hidrodinámicas, lo que es más ubicando la pila conla menor sección en la dirección de la corriente

La presión de la corriente está dada por:

Donde:p = Presión de la corriente en Kn/m2v = Velocidad de las aguas en m/seg.K = Constante cuyos valores se deducen de la figura 60.

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Fuerza de la Corriente.-

Constantes K según las formas de las Pilas.

Donde:p = Presión de la corriente en Kn/m2v = Velocidad de las aguas en m/seg.K = Constante cuyos valores se deducen de la figura 60.

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Empuje de Tierras.-

Los estribos, además de recibir las reacciones transmitidas por lasuperestructura están sometidos al empuje de las tierras que conforman elterraplén de acceso para lo que se aplican las siguientes expresiones:

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Empuje de Tierras.-

Cuando no hay sobrecarga en el terraplén:

Cuando se considera carga viva distribuida sobre el terraplén se trabaja conUna altura equivalente que es adicionada a la altura del relleno o sea:

Donde:E =Empuje resultante en Kn/m.

= Peso especifico del terreno en Kn/m³h = Altura del relleno en metros.

= Angulo del talud natural del terreno en grados.y = Cota a la que actúa la resultante del empuje en metros.h' = Altura equivalente adicional para el diagrama de presiones en metros.s = Sobrecarga en el terraplén en Kn/m² (se recomienda aplicar un mínimo de 10 Kn/m²).

Cuando los accesos llevan losa de hormigónarmado adecuadamente diseñada y apoyada enel coronamiento del estribo no se considerarápresión por carga viva.

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Fuerzas Sísmicas.-En general cuando se considera sismo en los puentes, provoca una fuerzahorizontal en la estructura que está dada por:

Donde:

Fh = Fuerza horizontal aplicada en cualquier dirección y en el centro de gravedad de laestructura.D = Carga muerta de la estructura.C = 0.02 Cuando las tensiones en el suelo de fundación sean 4 kgf/cm2 o mayorC = 0.04 Cuando las tensiones en el suelo de fundación sean menores a 4 kgf/cm2C = 0.06 para estructuras asentadas sobre Pilotes, fundaciones profundas ó tubulones. No setoma en consideración la carga viva.

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Fuerza Centrífuga.-

Cuando un puente está ubicado en una curva, se deberá tener cuidado deverificar la fuerza centrífuga que puede provocar momentos torsoresimportantes en la superestructura y esfuerzos cortantes a nivel de apoyos ycoronamiento de la infraestructura.

Donde:

v = Velocidad de diseño de la carretera en Km/Hr.R = Radio de curvatura en el eje del puente en metros..

Fcentrifuga= 0.7865 * v2 / R [ Porcentaje de la carga viva]