UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA E.A.P. INGENIERIA CIVIL

INTRODUCCIN

Los puentes tienen su origen en la misma prehistoria. Posiblemente el primer puente de la historia fue un rbol que us un hombre prehistrico para conectar las dos orillas de un ro. Tambin utilizaron losas de piedra para arroyos pequeos cuando no haba rboles cerca. Los siguientes puentes fueron arcos hechos con troncos o tablones y ocasionalmente con piedras, empleando un soporte simple y colocando vigas transversales. La mayora de estos primeros puentes eran muy pobremente construidos y raramente soportaban cargas pesadas. Fue esta insuficiencia la que llev al desarrollo de mejores puentesEn la actualidad es muy comn el uso de varios tipos de puentes para salvar distintos obstculos. De estos puentes, los ms comunes en nuestro medio son los puentes con vigas y losa. Este proyecto y su clculo pertenecen a laingeniera estructural, siendo numerosos los tipos de diseos que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las tcnicas desarrolladas y las consideraciones econmicas, entre otros factores. Al momento de analizar el diseo de un puente, la calidad del suelo o roca donde habr de apoyarse y el rgimen del ro por encima del que cruza son de suma importancia para garantizar la vida del mismo.

I. OBJETIVOS Determinar las ecuaciones para la lneas de influencia para el momento, cortante y reaccin en los apoyos. Hacer uso de las lneas de influencia para disear un puente.

II. TIPOLOGA DEL PUENTE2.1. Segn su utilidadLa utilidad de los puentes puede ser muy distinta. Los ms modernos son los viaductos para transporte rpido masivo de pasajeros (TRM). Entre los distintos puentes tenemos: Puentes peatonales. Puentes para carreteras. Puentes para vas frreas. Puentes para el paso de tubera. Viaductos para transporte rpido masivo de pasajeros (TRM).2.2. Segn el materialEn cuanto a los fines de clasificacin se refiere, la identificacin se hace en base al material utilizado en la estructura principal. Por ejemplo, cuando se habla de un puente deacero, se entiende que la estructura principal es de acero pero la losa puede ser de concreto.Los tipos ms usados son: Puentes de madera. Puentes de concreto reforzado o preesforzado. Puentes metlicos. Puentes compuestos (metal con concreto).diseo

2.3. Segn la localizacin de la calzadaEsta clasificacin est basada en la ubicacin de la va o calzada con respecto a la estructura (armadura o arco). Puentes de calzada o va inferior Puentes de calzada o va superior

2.4. Segn el tipo sistema estructuralLongitudinalmente se puede optar por diversos sistemas estructurales. A continuacin, presentamos los principales esquemas estructurales:2.4.1. Puentes tipo vigaLos puentes tipo viga son los ms comunes. Estructuralmente, tambin son los ms sencillos, se pueden dividir en: Puentes de tramos simplemente apoyados (una o varias luces simplemente apoyadas).Pueden ser los de losa maciza o de losas y vigas. Su desventaja se encuentra en el mayor nmero de juntas y dispositivos de apoyo.

Puentes isostticos con voladizos (Gerber). Existen vigas Gerber con apoyo interno y vigas Gerber con apoyo externo (fig. 1.9). En general, tiene las mismas ventajas y desventajas de las vigas simplemente apoyadas. En la actualidad, este tipo de puentes se ha dejado de utilizar.

Puentes de vigas continuas. Este tipo de puentes constituyen estructuralmente la solucin ms eficiente. Un tipo especial de estos puentes son los formados por vigas parcialmente continuas, est formado por vigas prefabricadas, que se colocan entre los apoyos y posteriormente integrarse con una losa vaceada en sitio.

2.4.2. Puentes de estructura a porticadaLa principal caracterstica de estos puentes es la unin rgida entre la superestructura y los pilares y/o estribos. Existen diversos esquemas de prticos (ver fig.), entre los principales tipos tenemos

Prtico con vigas conectoras. Prtico continuo. Prtico con vigas ligadas en voladizo. Prticos en T. Puente acaballado simple. Puente acaballado con tirantes. Arco tri articulado tipo Maillart.

2.4.3. Puentes tipo arcoEn este caso la estructura principal es el arco. La caracterstica principal del arco es que gracias a su forma transmite gran parte de las cargas en compresin. Debe tenerse en cuenta que los arcos ms isostticos son los ms simples de analizar pero sus dimensiones resultan mayores. Adems, debe considerarse que las articulaciones son por lo general costosas. En cambio los arcos empotrados suelen alcanzar luces mayores con el inconveniente de hacerse ms crticos los efectos de contraccin de fragua, variacin trmica y deformaciones. Los principales tipos de arco son Arco tri articulado. Arco biarticulado. Arco biarticulado con desplazamiento libre. Arco empotrado.2.4.4. Puentes reticuladosLa estructura principal de este tipo de puentes est conformada por dos reticulados planos paralelos. El reticulado est formado por el ensamblaje triangular de elementos rectos, que por lo general son estructuras metlicas

2.4.5. Puentes colgantesEste tipo de estructura se utiliza para cubrir grandes luces. En el puente colgante la estructura principal la constituyen los cables curvos que soportan las cargas que transmiten las fuerzas a las torres y a los macizos de anclaje. Los cables sostienen el tablero por medio de tirantes llamados pndolas. Estructuralmente, un puente colgante es un arco invertido en el que la estructura principal (el cable) est sometida principalmente a traccin.

2.4.6. Puentes AtirantadosLos puentes atirantados son una variedad de puente colgante. El esquema consiste de una viga colgada de tirantes que van directamente hacia las torres. Estos puentes son ms rgidos y tienen menos problemas de inestabilidad aerodinmica.

2.4.7. Puentes tipo vigaEste tipo de puentes son los de principal inters en esta tesis. A continuacin, describiremos los principales elementos que componen este tipo de puentes. Ms adelante, en el captulo 2, se presentarn los diferentes tipos de carga a los que se encuentran expuestos estos elementos y en los captulos restantes se estudiar el diseo de los mismos.En la se presentan los principales elementos de un puente tipo viga. Como se puede apreciar del grfico un puente tipo viga est conformado por: losa, vigas, estribos y pilares, cimentacin, sistemas de apoyos y juntas, y obras complementarias (barandas, separadores, drenaje, etc)

La losa es el elemento estructural que sirve para soportar el trnsito vehicular y peatonal para luego transmitir sus cargas al sistema de vigas. En estos casos la losa es cargada principalmente en la direccin transversal al trfico.En puentes pequeos (L< 8 m), la losa puede ser cargada principalmente en la direccin del trfico.

Adems, para luces grandes (mayores a 5 m.) la losa puede ser aligerada. Esto se puede conseguir usando bloques o ladrillos de arcilla con viguetas espaciadas cada 0.53 m.Para evitar que los bloques se puedan desprender por la vibracin producida por el paso de vehculos no conviene tener ms de un bloque entre las viguetas. Herrera Mantilla (1996), recomienda dejar una plaqueta de 2 cm. debajo de los bloques de arcilla, con refuerzo secundario en ambas direcciones.

2.5. VigasLas vigas constituyen el elemento estructural que soporta la losa. En la actualidad, existen muchos tipos de vigas.Segn la forma de su seccin transversal, las vigas pueden ser rectangulares, tee, I, cajn, etc . Segn su material las vigas ms comunes pueden ser de madera, concreto o acero. A su vez, las vigas de concreto pueden ser armadas, pretensadas o postensadas.

2.6. SubestructuraLas subestructuras estn conformadas por los estribos y los pilares quienes tienen la funcin de soportar a la superestructura (vigas y losa). A su vez, los estribos y pilares transmiten sus cargas a la cimentacin y sta las transmite al terreno.Los estribos y pilares pueden ser de distintos tipos como veremos ms adelante en el captulo 6. Asimismo, la cimentacin puede ser superficial o profunda (pilotes).2.7. Apoyos y juntasLos sistemas de apoyos tienen la funcin de transmitir las cargas de la superestructura a la subestructura (ver fig.). Asimismo, los sistemas de apoyos restringen o admiten movimientos traslacionales o rotacionales de la superestructura.Los sistemas de juntas tienen la funcin de resistir las cargas externas y proveer seguridad al trnsito sobre la brecha entre el puente y el estribo o entre dos puentes. Tambin las juntas deben proveer una transicin suave entre los puentes y las reas adyacentes.

2.8. Obras complementariasEl buen funcionamiento del puente requiere de obras complementarias que aseguren la durabilidad de las estructuras y que brinden seguridad y comodidad al trnsito.Entre las obras complementarias podemos encontrar las barandas, separadores, bermas, losas de transicin, cortinas y alas, obras de iluminacin, obras de sealizacin, drenaje, obras de captacin, pavimentacin, etc. En el captulo 8, se estudiarn algunas recomendaciones para el diseo de estos elementos.

III. CARGAS Y COMBINACIONES DE CARGAS3.1. Cargas3.1.1. Cargas permanentesLas cargas permanentes incluyen: Carga muerta de elementos estructurales y elementos no estructurales unidos (DC). Carga muerta de superficie de revestimiento y accesorios (DW).Los elementos estructurales son los que son parte del sistema de resistencia. Los elementos no estructurales unidos se refieren a parapetos, barreras, seales, etc. En caso de no contar con las especificaciones tcnicas o manuales que den informacin precisa del peso, se pueden usar los pesos unitarios de AASHTO presentados en la tabla 2.1. La carga muerta de la superficie de revestimiento (DW) puede ser estimada tomando el peso unitario para un espesor de superficie.

Materiales Peso Unitario(Kg/m3)Aluminio 2800Superficies bituminosas 2250Arena, arcilla o limos compactados 1925Concreto ligeros (incluido refuerzo) 1775Concreto ligero-con arena (incluido refuerzo) 1925Concreto normal 2400Arena, limos o grava suelta 1600Arcilla suave 1600Balasto 2450Acero 7850Albailera de piedra 2725Madera dura 960Madera suave 800Rieles para trnsito por va 300 Kg/mlAdaptado de Standard Specifications for Highway Bridges. AASHTO (1996).3.1.2 Cargas transitoriasLas cargas que estudiaremos a continuacin comprenden las cargas del trfico vehicular, del trfico peatonal, de fluidos, de sismo, de hielo, de deformaciones y las causadas por colisiones.3.1.3 Cargas de vehculosLos efectos del trfico vehicular comparados con los efectos del trfico de camiones son despreciables. Debido a esto el diseo de cargas de AASHTO ha desarrollado modelos de trficos de camiones que son muy variables, dinmicos, y pueden ser combinados con otras cargas de camiones.Esos efectos incluyen fuerzas de impacto (efectos dinmicos), fuerzas de frenos, fuerzas centrfugas, y efectos de otros camiones simultneos.a. Cargas debidas al peso de los vehculosEn 1992, Kulicki ajust un estudio de Transportation Research Board (TRB, 1990) a las cargas de camiones presentes y desarroll un nuevo modelo. Este modelo consiste en tres cargas diferentes: Camin de diseo. Camin tandem de diseo. Lnea de diseo. El camin de diseo es el tpico semitrailer: el eje frontal es de 35kN seguido a 4.3 m de un eje de 145kN y finalmente un eje posterior de 145kN que est ubicado a una distancia variable de 4.3 m a 9.0 m. Este camin de diseo ha sido usado por AASHTO (1996)Standard Specification y desde 1944 es comnmente denominado HS20. La H denotaHighway, la S denota Semitrailer y 20 es el peso en toneladas americanas.

La segunda configuracin es el camin tandem de diseo. Consiste en dos ejes de 110kN espaciados a 1.2 m. La tercera carga es la lnea de diseo que consiste en una carga distribuida de 9.3 N/mm y se asume que ocupa una regin de 3.0 m transversalmente. Esta carga es similar a la lnea de carga usada por AASHTO durante muchos aos, excepto que esta no necesita cargas concentradas.Los efectos (momentos, cortantes, etc) de las cargas del camin de diseo y del tandem de diseo deben ser superpuestos con los efectos de la lnea de diseo (ver Fig.). Se escoge de la Fig. entre a y b, la combinacin que produzca los efectos ms desfavorables, mientras que la alternativa c es utilizada para calcular el momento interior negativo en los apoyos.Estas nuevas combinaciones como son descritas en AASHTO (1994) LRFD BridgeSpecifications son designadas como HL-93 para cargas en carreteras aceptadas en 1993.

Esta combinacin de cargas distribuidas y puntuales da una desviacin mayor a los antiguos requerimientos de AASHTO Standard Specifications, donde las cargas eran consideradas separadamente. Es importante entender que estas cargas no son diseadas para un vehculo o combinacin de vehculos, sino que reflejan el espectro de cargas y sus efectos asociados.En resumen, los tres tipos de carga de diseo deben ser considerados: Camin de diseo,Tandem de diseo, y lnea de diseo. Como se mostr en la Fig. , estas cargas sonsuperpuestas de tres maneras. Los factores de carga de estos casos son ilustrados en la tabla

Tabla Factores de carga viva.Combinacin de carga vivaCamin dediseoCamin tandem de diseoCamione de diseo separados 15mLnea DEdiseo

a 1.001

b 1.001

0.90.9

Adaptado de Standard Specifications for Highway Bridges. AASHTO (1996).

a.1 Lnea de diseoA continuacin aclararemos el concepto de lnea de diseo usado en el modelo AASHTOHL-93. Para esto es necesario conocer tambin el concepto de lnea de trfico.La lnea de trfico es el nmero de lineas o rutas que se planea usar para cruzar el puente.El ancho tpico de una lnea de trfico es 3.6 m.En cambio, la lnea de diseo es aquella que ocupa la carga dentro de la lnea de trfico.Aqu, ASHTO usa un ancho de 3.0 m para la lnea de diseo y el vehculo se ubica en laposicin ms desfavorable de la lnea de trfico (3.6 m) para los efectos extremos

El nmero de lineas de diseo es la parte entera de dividir el ancho libre de la va entre 3.6m. En casos donde el ancho de la lnea de trfico es menor de 3.6 m, el nmero de lneas de diseo es igual al nmero de lneas de trfico y el ancho de lnea de trfico sera el ancho de la lnea de diseo. Tambin debe tenerse en cuenta los planes de desvos, ya que estos suelen alterar los patrones de trnsito.a.2 Presencia mltipleLos camiones podran presentarse en lineas adyacentes sobres las carreteras con mltiples lneas de diseo pero es poco probable que tres lineas adyacentes sean simultneamente cargadas con grandes pesos. Para este efecto AASHTO provee un factor de ajuste de mltiple presencia que se muestra en la tabla .Estos factores no se aplicaran en casos donde los factores ya hayan sido implcitamente incluidos, tampoco se deben utilizar en casos de estado lmite de fatiga. Adicionalmente, estos factores se deben aplicar a las fuerzas de frenado en el diseo de apoyos y estribos.Numero de lneas de disenom

11.2

21

30.85

Mas de 30.65

a.3 Cargas de FatigaDebido a que la mayora de camiones no exceden el lmite de peso, sera muy conservador usar toda la carga viva del modelo para el anlisis de la fatiga. Por eso, la carga de fatiga es nicamente el camin de diseo con el eje variable colocado a 9.0 m y un factor de carga de 0.75. La carga dinmica (IM) debe ser incluida y se asume que se carga una sola lnea.El esfuerzo de fatiga lmite depende del rango de carga viva y del nmero de ciclos de carga y descarga. Este nmero del ciclos de carga de esfuerzos esta basado en el estudio de trfico. A continuacin, se dan algunos parmetros para determinar el nmero de ciclos de carga y descarga.El promedio del trfico diario de camiones average daily truck traffic (ADTT) en una sola lnea (sl) puede ser estimada como:ADTTSL = P(ADTT)Donde P es la fraccin de trfico que se considera en la lnea de diseo. Los valores de P son definidos en la tabla 2.4. Como los patrones de trnsito son inciertos la frecuencia de cargas de fatiga se aplica a todas las lneas.Tabla Fraccin de camiones en una lnea.

Numero de lneas disponibles a camiones

11

20.85

3 0 mas0.85

Adaptado de Standard Specifications for Highway Bridges. AASHTO (1996).

En muchos casos el ADTT no es conocido y solo se conoce el ADT (promedio diario de vehculos). En esos casos donde no es posible un estudio y el estado lmite de fatiga no esta controlando el diseo, AASHTO provee una gua de factores para estimar el nmero de camiones, como se ilustra en la tabla El nmero de ciclos de rango de esfuerzos se usa para establecer la resistencia disponible (esfuerzo admisible). Este esfuerzo admisible tambin depende del tipo de material.

Tabla Fraccin de camiones en el trfico

Clase de Carretera Fraccin de trficoRurales troncales 0.20Urbanas troncales 0.15Otras rurales 0.15Otras urbanas 0.10Adaptado de Standard Specifications for Highway Bridges. AASHTO (1996).

a.4 Cargas en la losa y cargas del sistema de barreraLa losa debe ser diseada para los efectos de carga debido al camin de diseo y el tndem de diseo, cualquiera que cree los mximos efectos. La lnea de diseo no se considera en el diseo del sistema de losa ya que generalmente sta es cargada en la direccin transversal a la lnea de trfico. En puentes tipo losa se debe considerar la lnea de diseo cuando la losa es cargada en la direccin longitudinal (paralela a la lnea de trfico).Si la losa esta en volado (fuera de la viga), comnmente referida como cantilever, ser diseada para una lnea de carga uniforme de 14.6 N/mm ubicados a 0.3 m desde el borde de la vereda o de la baranda como se muestra en la figura 2.3. Esta carga se deriva de la mitad de 220kN tandem (110kN) que es distribuida sobre una longitud de 7600mm. La razn para esta longitud bastante larga es que el sistema de barrera continuo ayuda a distribuir las cargas en una mayor longitud. Si la barrera es discontinua entonces se debe considerar la carga distribuida en una menor longitud

El diseo tambin debe ser revisado para cargas de choque. Las fuerzas para el sistema de barrera y losa son dividas en tres niveles de funcionamiento PL (ver tabla y fig): PL-1 se usa para longitudes cortas, estructuras de poco nivel ubicadas en sistemas de carreteras rurales, vas ecundarias, y reas con velocidad reducida y poca cantidad de vehculos pesados.PL-2 se usa para estructuras de grandes velocidades sobre vas libres, vas expresas, carreteras y reas con vehculos mixtos pesados y grandes velocidades.PL-3 se usa para estructuras de grandes velocidades, vas libres con cruces variables de cuestas, curvas con radios reducidos y grandes volmenes mixtos de vehculos pesados.

Sistemas de barreras.

Tabla Fuerzas del diseo del sistema de barrera.

Fuerzas Nivel de funcionamientoPL-1 PL-2 PL-3Ft Transversal (kN ) 120 240 516Fl Longitudinal (kN) 40 80 173Fv Vertical (kN) 20 80 222Lt y Ll (mm) 1 220 1 070 2 440Lv(mm) 5 550 5 500 12 200Altura mnima de barrera (mm) 510 810 1 020Adaptado de Standard Specifications for Highway Bridges. AASHTO (1996).

Fig. Esquema de fuerzas de diseo del sistema de barrera.Adaptado de Standard Specifications for Highway Bridges. AASHTO (1996).b. Efectos Dinmicos (IM)Como la superficie de rodadura no es uniforme, la suspensin de los vehculos reacciona a comprensin y tensin. Esta oscilacin crea fuerzas que exceden el peso esttico cuando el vehculo esta en movimiento.

Las especificaciones de AASHTO usan una simple aproximacin para definir el IM como se muestra en la tabla Tabla Factores de IM.

Componente IM(%)Uniones de losa-Todos los estados limites 75Otros componentesEstados lmites de rotura y fatiga 15Otros estados lmites 33Adaptado de Standard Specifications for Highway Bridges. AASHTO (1996).

En Otros componentes se refiere a vigas, columnas y apoyos (excepto apoyos de elastmeros). Estos factores son aplicados a las cargas estticas de la siguiente manera:UL+1= UL(1+IM)Dnde UL+1 es el efecto adicional de carga viva y UL es la carga viva sin considerar el impacto.

c. Fuerza CentrfugaUn camin puede incrementar o desminuir su velocidad o cambiar de direccin a lo largo de una ruta curvilnea. Todos estos eventos causan fuerzas entre el camin y la plataforma.AASHTO propone la siguiente expresin:Fr = CWDonde: C =3/4 V2/ Rg V = Velocidad en m/s. R = Radio de curvatura de la lnea de trfico (m). Fr = la fuerza aplicada en el centro de masa supuesto a una distancia de 1.8 m de la superficie de la plataforma. W = Peso del camin.Los factores de presencia mltiple pueden ser aplicados a estas fuerzas porque es improbable que todas las lneas sean cargadas simultneamente en su totalidad.

d. Fuerzas de FrenadoComo el camin tiene una masa relativamente grande para su potencia disponible, no puede aumentar su velocidad lo suficiente para causar fuerzas importantes en el puente.Contrariamente la desaceleracin debido a los frenos (braking) puede crear fuerzas importantes en el puente en la direccin del camin de diseo (ver Fig. 2.6). Los factores de presencia mltiple tambin se aplican ya que es poco probable que todas las lneas sean cargadas simultneamente.

Diagrama de cuerpo libre de las fuerzas de frenado.Las fuerzas de frenado pueden tomarse como el 25% del peso de los ejes del camin de diseo o del camin tandem ubicado en todas las lineas. Para la lnea de diseo no se asume fuerzas de frenos. Se asume que esta accin ocurrir en diferentes momentos cuando el camin de diseo es mximo. Tambin implcitamente los valores de los coeficientes de AASHTO exceden 0.25 para la interfase plataforma-neumtico. Se asume que la fuerza de freno acta horizontalmente a 1.80 m encima de la superficie de rodadura en cualquier direccin longitudinal.3.1.4. Cargas de PeatonesLa carga peatonal AASHTO es 3.6x10-3MPa, la cual es aplicada a los lados que integran el puente. En el caso de puentes peatonales que permitan el trfico de bicicletas, la carga viva ser 5.0x10-3MPa.Las barandas para peatones y/o bicicletas deben ser diseadas para cargas 0.73 N/mm, transversal y verticalmente en cada elemento longitudinal en el sistema de barandas.Adems, como se muestra en la figura, las barandas deben ser diseadas para una fuerza concentrada de 890 N aplicada en cualquier lugar y en cualquier direccin.

Cargas en barandas peatonales.3.1.5. Fuerzas Debidas a FluidosLas fuerzas estructurales debidas al flujo de fluidos (agua o aire) son establecidas por la ecuacin de Bernoulli en combinacin con unos coeficientes de correccin. De la figura, a es el punto inicial y b es el punto estancado con velocidad igual a cero:

Diagrama de flujo tpico.De la ecuacin de Bernoulli:

Asumiendo que a y b estn a las misma altura y que la presin aguas arriba es cero, lapresin en b ser: La relacin de la presin promedio con la presin de estancamiento es comnmente llamada drag coefficient o coeficiente de arrastre:

A continuacin presentamos las principales cargas laterales debidas a fluidos.a. Fuerzas de VientoLa velocidad del viento vara con la altura y la rugosidad del terreno que recorre. La velocidad aumenta con la altura como se muestra en la figura 2.9. El parmetro Vg es la velocidad lmite de efectos independientemente de cualquier superficie, es el espesor de la capa y V10 es la velocidad referencial a 10m.Para puentes a alturas menores a 10m se usar la velocidad V10 (a 10 m), para alturas mayores se usar la ecuacin de AASHTO para el perfil de velocidad:VDZ = 2.5V0(V10/VB)ln(Z/Z0)

Perfil de velocidad.VDZ es la velocidad de diseo esperada en Km/h a una altura Z. VB es la velocidad base del viento a 160 Km/h y V0 (velocidad de friccin) y Z0 (longitud de friccin) se obtienen de la tabla La constante 2.5 es la inversa de 0.4 de la constante de Karman. V10 es La velocidad a 10m, si no se conoce 160 Km/h es un buen criterio.Tabla Valores de V0 y Z0Condicin Campo Abierto Semi urbano CiudadV0(km/h) 13. 2 15. 2 25. 3Z0(mm) 70 300 800

Adaptado de Standard Specifications for Highway Bridges. AASHTO (1996).

La presin sobre la estructura es relacionada con la velocidad base del viento VB = 160km/h de la siguiente manera:

Las presiones para la velocidad base de viento son dadas en la tabla . Adicionalmente la carga lineal producto de la presin del viento no puede ser menor que 4.4N/mm en el barlovento y sotavento para puentes tipo viga. Estas cargas deben considerarse en todas las direcciones y se debe usar los valores extremos para el diseo. Tambin deben considerarse los ajuste de direccin, donde la presin es separada en dos componentes perpendiculares entre s como funcin del ngulo de ataque.

Tabla Valores de PB correspondientes a VB = 160 Km/h.

Elemento estructural Carga de Carga deBarlovento (MPa) Sotavento (MPa)Columnas, arcos, armaduras etc 0.0024 0.0012Vigas 0.0024 N/ASuperficies largas planas 0.0019 N/AAdaptado de Standard Specifications for Highway Bridges. AASHTO (1996).

Sobre los vehculos tambin debe considerarse una carga de viento de 1.46 N/mm aplicada a 1.8m sobre la superficie de rodadura.b. Fuerzas HidrulicasEl agua que rodea las subestructuras del puente crea fuerzas laterales que actan directamente sobre la estructura , producto de esto escombros pueden acumularse debajo del puente. Para una = 1000 Kg/m3 en la ecuacin deducida anteriormente:

Donde la ecuacin de AASHTO es:

Donde CD es el coeficiente de arrastre dado en la tabla 2.10 y V es la velocidad en m/s de diseo del agua. Si la subestructura esta en ngulo con la corriente deben hacerse correcciones (ver especificaciones de AASHTO). Para escombros depositados en las subestructuras del puente, el rea tambin debe corregirse (ver especificaciones de AASHTO).

Tabla Coeficiente Cd.Tipo CdPilar semicircular 0.7Pilar cuadrado 1.4Pilar con flujo desviado 1.4Pilar con cua con de 90 o menos 0.8Adaptado de Standard Specifications for Highway Bridges. AASHTO (1996).

3.1.6. Cargas SsmicasDependiendo del lugar de ubicacin del puente, puede que los efectos ssmicos sean irrelevantes o puede que gobiernen el diseo del sistema de resistencia de cargas laterales.Las especificaciones de AASHTO estn basadas en los siguientes principios: Sismos leves sern resistidos sin que los componentes salgan del rango elstico y sin sufrir daos importantes. Se usarn movimientos del suelo y fuerzas reales en el proceso de diseo. La exposicin a prolongadas vibraciones no colapsar la estructura del puente, donde los osibles daos sern fcilmente detectables para inspeccionar y reparar.AASHTO proporciona aplicaciones para puentes convencionales de losas, vigas, vigas cajn y superestructuras cuyas luces no exceda 150m. No es aplicable para puentes que exceden los 150m y otros tipos de puentes como puentes colgantes, puentes atirantados, puentes movibles y arcos.

a. Procedimiento para determinar las cargas ssmicasEl primer paso es determinar un diseo preliminar describiendo el tipo de puente, numero de losas, la altura de los pilotes, la seccin tpica de carretera, alineacin horizontal y las condiciones del subsuelo. El tipo de conexin entre la losa y la superestructura, entre la superestructura y la subestructura, entre la subestructura y la cimentacin tambin es importante.El segundo paso es determinar el coeficiente de aceleracin que depende del lugar de ubicacin del puente. El coeficiente de aceleracin se obtiene del mapa de zonificacin ssmica del Per.Dada una localidad, el coeficiente de aceleracin tiene una probabilidad del 90% de que ese valor no sea excedido en 50 aos. Este valor corresponde al periodo de retorno. Hay un 10% de probabilidad de que un sismo mayor ocurra. En algunos casos, para puentes importantes se debe disear para un periodo de retorno de 2500 aos.

Mapa de distribucin de Iso-aceleraciones del Per.Extrado del Manual de Diseo de Puentes. MTC DGCF. Direccin General de Caminos yFerrocarriles del Ministerio de Transportes y Comunicaciones., Lima Per 2003.

El tercer paso la importancia de la categora del puente. Las estructuras que estn en las rutas de hospitales, centros de comunicacin, instalaciones militares, plantas de tratamiento de agua, departamentos de bomberos, departamentos de polica, aeropuertos, refineras, industrias de defensa, ferrocarriles y terminales de camiones deben continuar funcionando y los puentes en estas rutas deben ser clasificados como esenciales. En la tabla resume las caractersticas de las tres categoras de importancia, se debe tener en cuenta los cambios futuros en el funcionamiento de los puentes.El cuarto paso es determinar el funcionamiento ssmico de la zona para cada puente. Las zonas ssmicas tienen el mismo riesgo ssmicos. Para aceleraciones ms grande ms grande es el riesgo. Las zonas ssmicas son dadas en la tabla

Tabla Importancia de la categoraCategora de importancia DescripcinPuentes crticos Despus del sismo diseo (retorno de 475 aos) deben estar abierto a todoel trfico y despus de un sismo largo (retorno de 2500 aos) debe estarabierto a vehculos de emergencia.Puentes esenciales Despus del sismo de diseo debe estar abierto a vehculos de emergencia.Otros puentes Puede cerrarse para ser reparado despus de un sismo largo.

Adaptado de Standard Specifications for Highway Bridges. AASHTO (1996).

Tabla Zonas ssmicas.Coeficiente de aceleracin ZonaA