CAPITULO III: CARGAS Y FACTORES DE CARGA

CAPITULO III: CARGAS Y FACTORES DE CARGA.

1. CARGAS.-

1.1. CLASIFICACIN.-

De acuerdo al Manual de diseo e Puentes de la DGCF del MTC, las cargas que actan sobre los puentes, se clasifican en:

Permanentes,

Variables,

Excepcionales.

1.1.1. Cargas Permanentes.-

Las 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, entre estas tenemos: peso propio; peso de la superficie de rodadura; balastro, rieles y durmientes de ferrocarriles; adems, el empuje de tierras, contraccin de fragua y flujo plstico del concreto, las deformaciones permanentes originadas por procesos constructivos y asentamientos en los apoyos.1.1.1.1. Peso Propio Y Cargas Muertas.- El peso propio lo constituye el peso de todos los elementos estructurales indispensables para que la estructura funcione. Las cargas muertas incluyen el peso de todos los elementos no estructurales, como: barandas, superficie de rodadura, balastro, rieles, durmientes, barandas, postes, tuberas, ductos y cables.

Tanto el peso propio como las cargas muertas se determinan en base a las dimensiones de los elementos y el peso especifico promedio de los materiales de los que estn hechos. La siguiente tabla muestra los pesos especficos de algunos materiales:

Tabla...........

MATERIAL((kN/m3)(kgf/m3)

Agua dulce9.8(1000)

Agua salada10.0(1020)

Acero76.9(7850)

Aluminio27.4(2800)

Arena, tierra o grava sueltas, arcilla15.7(1600)

Arena, tierra o grava compactas18.9(1900)

Asfalto, Macadam22.0(2200)

Concreto ligero17.4(1740)

Concreto normal23.5(2400)

Concreto armado25.0(2500)

Hierro forjado70.6(7200)

Balastro22.0(2250)

Madera10.0(1020)

Mampostera26.6(2700)

Rieles y accesorios (por metro lineal de va frrea)3 kN/m300 kgf/m

1.1.1.2. Empuje de Tierras.-

Se presenta principalmente en los estribos, debido al material que forma los accesos al puente. Se calcula de acuerdo a los principios de mecnica de suelos utilizando los valores medios de las propiedades del suelo del relleno.

De acuerdo al M.D.P., el empuje no ser en ningn caso menor que el equivalente a la presin de un fluido con u peso especfico de 5 kN/m3 (510 Kgf/m3)

El empuje de tierras Ea (activo) a pesar de ser una fuerza inclinada, puede ser considerada como si fuera horizontal y, viene a ser la resultante de las presiones que el terreno ejerce en el muro. La distribucin de estas presiones se considera triangular, a pesar que, en forma estricta, no lo es.fig.

Llamemos :

( = peso especfico del terreno

Donde:

Ka = coeficiente que depende del

( = ngulo de friccin del terreno.

( = ngulo del talud del relleno.

El MDP, indica que: 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. En este caso, el empuje activo soportado por el estribo, estar dado por el rea del trapecio achurado de la figura y vale:

Si adems: ( = 0, entonces:

Adems, en todos los casos, el diseo debe incluir un sistema de drenaje del suelo del relleno.

En caso que 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 tierras.

1.1.1.3. Deformaciones Impuestas.-

La contraccin por fragua o por flujo plstico en elementos de concreto o madera y, los esfuerzos residuales originados por el proceso de laminado o por la soldadura de elementos de acero originan esfuerzos y deformaciones que deben ser tomados en cuenta en los clculos. Estos, al igual que los efectos de posibles defectos de fabricacin o de construccin, los desplazamientos de los apoyos y otras fuentes de deformacin debern ser consideradas como cargas permanentes.

El coeficiente de dilatacin trmica tanto para el concreto como para el acero es igual a 0.000012 por grado centgrado y el coeficiente de retraccin de fraguado, para concretos normales fraguados con humedad es 0.0002, por unidad de longitud.

1.1.2. Cargas Variables.-

1.1.2.1. Cargas Durante La Construccin.-

Las cargas temporales debidas al peso de materiales, equipo de construccin y otras cargas que intervienen en cada etapa del proceso constructivo deben ser previstas por el proyectista, as como su ubicacin, a fin de evitar posibles imprecisiones o errores.

Cuando las condiciones de diseo lo requieran, el expediente tcnico deber indicar claramente la secuencia constructiva.

1.1.2.2. Cargas Vivas Vehiculares.-

a.- Nmero de vas.- Ser igual al entero de: W/3.60, siendo W el ancho libre de calzada en metros (medido entre bordes de sardinel o barreras). El ancho de va se supone igual a 3.60 m. para calzadas mayores de 7.20m.; para calzadas entre 6.00 y 7.20 m. se considera dos vas de ancho igual a la mitad de la calzada.

b.- Carga vehicular de diseo.- La carga de diseo se tomar como la suma de :

Camin de diseo, o tandem de diseo, segn el caso, lo que produzca en cada caso los efectos ms desfavorables, ms

Sobrecarga distribuida.

Para el estado lmite de fatiga, solo se considera la carga correspondiente al camin de diseo.

Para el computo de deflexiones se tomar el mayor de los resultados obtenidos con el camin de diseo o con la suma de la sobrecarga distribuida ms el 25% del camin de diseo.

1.1.2.2.1. Camin de diseo.-

Las cargas por eje y dimensiones del camin de diseo son las que se muestran en la figura. Las cargas del camin de diseo debern incrementarse por efectos dinmicos, de acuerdo a lo dispuesto por el MDP.

1.1.2.2.2. Tandem de diseo.-

Es un conjunto de dos ejes, cada uno con una carga de 110 kN (11.2 t) espaciados 1.20 m.. En el sentido transversal, la separacin de las llantas es de 1.80 m.. Estas cargas tambin deben amplificarse por efectos dinmicos.

1.1.2.2.3. Sobrecarga Distribuida.-

Se considera una carga uniformemente distribuida en sentido longitudinal de 9.3 kN/m. (960 Kgf/m.) sobre las secciones del puente en las que produzca un efecto desfavorable. Esta sobrecarga se supone distribuida en un ancho de 3.00 m. en sentido transversal. Tambin se aplicar en aquellas zonas donde se ubique el tandem o el camin de diseo. La sobrecarga no se amplifica por efectos dinmicos.

1.1.2.2.4. rea de contacto de las ruedas.-

Se considera un rea de contacto de 0.50 m. en el sentido transversal; y en el sentido del eje del puente una longitud dada por:

l = 0.0228 (.P

donde:

l = dimensin longitudinal del rea de contacto(m.)

( = Factor de carga de la carga viva, en la condicin lmite considerada.

P = Carga de la rueda: 72.5 kN para el camin de diseo; o 55 kN. Para el tandem, considerando efectos dinmicos pero no las modificaciones por nmero de vas.

1.1.2.2.5. Modificacin por nmero de vas.- Para determinar los mximos esfuerzos por carga viva, se considerar todas las combinaciones de nmero de vas cargadas, afectando las cargas por los factores correspondientes, segn el la tabla:

Tabla.....

Nmero de vas cargadasFactor

11.20

21.00

30.85

4 o ms0.65

1.1.2.3. Ubicacin de las cargas vivas.-1.1.2.3.1. 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:

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.

Tandem de diseo ms carga distribuida.

Solo para momentos negativos y para reacciones verticales en los apoyos intermedios, se considerar 90% del efecto combinado de la sobrecarga distribuida y de los camiones de diseo. En este caso la distancia entre los dos ejes de 145 kN (15.78 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.

1.1.2.3.2. 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 tandem 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 l a 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.

1.1.2.4. Fatiga.-

Independientemente del nmero de vas, para el estado lmite de fatiga se considera como carga vertical la de un solo camin de diseo, pero con la distancia fija de 9.00 m. entre los dos eje de 145 kN (14.78 t) e incluyendo los efectos dinmicos respectivos.

El camin se ubica tanto en direccin longitudinal como 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.

1.1.2.5. Efectos dinmicos.-

Para tener en cuenta los efectos de amplificacin dinmica y de impacto, las cargas vivas del camin o del tandem de diseo, se incrementarn en los porcentajes que se indican a continuacin. Para estructuras enterradas y de madera, no se consideran estos efectos.

Tabla: Incremento de Carga viva por efectos dinmicos

Componente.Porcentaje.

Elementos de unin en el tablero ( para todos los estado lmite)75 %

Para otros elementos:

Estados lmites de fatiga y fractura15 %

Otros estados lmite.33 %

Este incremento no se incluir en el computo de las fuerzas centrfugas o en el cmputo de las fuerzas de frenado, ni se aplicar a la sobrecarga uniformemente distribuida. No se considera el efecto dinmico en el diseo de :

Veredas y puentes peatonales.

Muros de contencin, excepto estribos

Cimentaciones y otras estructuras totalmente enterradas.

Para el diseo de puentes de madera y de componentes de madera en puentes mixtos, se considerar el 50% de los incrementos indicados en la tabla anterior.

1.1.2.6. Fuerzas centrfugas.-

En puentes de planta curva se consideran fuerzas radiales horizontales iguales al producto de los pesos de cada eje del camin o del tandem de diseo multiplicado por:

donde:

V = velocidad de diseo en Km./h.

R = radio del a curva en metros.

Aplicadas a 1.80 m. sobre la superficie de rodadura. En el cmputo se consideran los factores modificatorios por nmero de vas cargadas, pero no los efectos dinmicos.

1.1.2.7. Fuerzas de Frenado y de Aceleracin.-

Las fuerzas horizontales de frenado y de aceleracin se toman igual al 25 % de las cargas verticales de cara uno de los ejes de los camiones o tandems de diseo correspondientes a las vas con igual sentido de trfico. En el clculo no se incluye la sobrecarga uniformemente distribuida. Se debe considerar los factores modificatorios por nmero de vas cargadas, pero no los efectos dinmicos.

Estas fuerzas se aplican a 1.80 m. sobre el nivel de la losa del tablero.

1.1.2.8. Carga Sobre Veredas, Barandas y Sardineles.-

1.1.2.8.1. Sobrecargas en Veredas.-

Las veredas y los elementos que las soportan deben disearse para una sobre carga 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. Cuyo ancho sea menor de 0.60 m., en lo que no ser necesario considerar esta sobrecarga.

1.1.2.8.2. Fuerzas sobre sardineles.-

Se considerar una fuerza lateral no mayor de 7.5 kN (760 kgf) por metro de sardinel, aplicada en el extremo superior del sardinel, pero no ms de 0.25 m. sobre el tablero.

1.1.2.8.3. Fuerzas sobre barandas.-

Se aplicar sobre las barandas una fuerza mnima, segn la tabla:

Tabla : Fuerzas De Diseo Para Barandas.

Designacin de fuerzas yPor niveles de importancia de puentes

DesignacionesPL-1PL-2PL-3

Ft Transversal (N)

(t)120 000

12.30240 000

24.50516 000

52.60

Fl Longitudinal (N)

(t)40 000

4.1080 000

8.20173 000

17.60

Fv Vertical abajo (N)

(t)20 000

2.0580 000

8.20222 000

22.64

Lt y Ll (m)1.221.072.44

Lv (m)5.505.5012.20

He (mn) (m)0.510.811.02

Mnima altura del pasamano (m.)0.510.811.02

PL-1.-Primer Nivel de Importancia. Estructuras cortas y de bajo nivel sobre puentes rurales, el nmero de vehculos pesados en pequeo y las velocidades son reducidas.

PL-2.-Segundo Nivel de Importancia. Estructuras grandes y velocidades importantes en puentes urbanos y en reas donde hay variedad de vehculos pesados y las velocidades son la mximas tolerables.

PL-3.-Tercer Nivel de Importancia.- Autopistas con radios de curvaturas reducidos, pendientes variables fuertes, un volumen alto de vehculos pesados y con velocidades mximas tolerables. Justificacin especfica de este tipo de lugar ser hecho, para usar este nivel de importancia.1.1.2.8.4. Cargas en Puentes Peatonales.-

Se considera una carga viva uniformemente distribuida igual a 5 kN/m2 (510Kgf/m2). Se deber evaluar el posible uso del puente por vehculos de emergencia o mantenimiento. Las cargas correspondientes a dichos vehculos no requieren incrementarse por efectos dinmicos.

1.1.2.9. Empuje de Agua y Sub-presiones.-

1.1.2.9.1. Presin esttica.-

Los pilares y otras partes del puente sujetas al empuje del agua se disearn para resistir los esfuerzos ms desfavorables en las condiciones de aguas mximas y aguas mnimas.

1.1.2.9.2. Sub-presiones.-

Se estimarn mediante una red de flujo u otro procedimiento equivalente. A falta de estudios detallados, la sub-presin en un punto determinado se puede estimar como el producto del peso especfico del agua por la diferencia de niveles entre la superficie del agua y el punto considerado.

1.1.2.9.3. Efectos del Agua en Movimiento.-

En direccin longitudinal .- La presin debida al agua en movimiento en la direccin del flujo, se calcular como:

p = 0.5 Cp V2Donde:

p= presin media de la corriente de agua en kN/m2.

Cp= Coeficiente de arrastre longitudinal, segn tabla siguiente.

V= velocidad mxima del agua en m/s.

Tabla: Coeficiente de Arrastre Longitudinal.

Tipo de EstructuraCp

Pilar con extremo semicircular0.7

Pilar con extremo plano1.4

Pilar con extremo en ngulo agudo0.8

Troncos u otros escombros1.4

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

Cuando el ro arrastre una significativa cantidad de escombros, se deber evaluar la fuerza de arrastre sobre el material que pueda acumularse.

En Direccin Transversal.- Cuando la direccin del 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 = 0.5 CT V2Donde:

p= presin lateral en kN/m2.

CT= Coeficiente de arrastre Transversal, segn tabla siguiente.

V= velocidad mxima del agua en m/s.

Tabla: Coeficiente de Arrastre Longitudinal.

ngulo entre la direccin del flujo

Y la direccin longitudinal del pilarCT

00

50.5

100.7

200.9

30 o ms1.0

La fuerza resultante se calcula como el producto de la presin lateral, por el rea expuesta.

1.1.2.9.4. Empuje Hidrosttico.-

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 procedimiento equivalente.

1.1.2.10. Variaciones de Temperatura.-

Rangos de temperatura.-

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

A falta de informacin ms precisa, los rangos de temperatura sern los indicados en la tabla:

Tabla: Rangos de Temperatura:

MaterialCosta SierraSelva

Concreto armado o preesforzado10 a 40C-10 a +35C10 a 50C

Acero5 a 50C-20 a +50C10 a 60C

Madera10 a 40C-10 a +35C10 a 50C

Gradiente de Temperatura.-

En estructuras de Concreto o de acero con tablero de concreto, se supondr un gradiente de temperatura, adicional a los cambios de temperatura indicados anteriormente.

Las diferencias de temperaturas T1 y T2 correspondern a los valores positivos dados en la tabla siguiente, o a valores negativos obtenidos multiplicando aquellos de la tabla por -0.5.

Tabla: Temperaturas que definen los gradientes (C)

Sin asfalto5 cm. de asfalto10 cm. de asfalto

ReginT1T2T1T2T1T2

Costa401535153015

Sierra405355305

Selva502045204020

1.1.2.11. Cargas de Viento.-

Se considera que las presiones originadas por el viento son proporcionales al cuadrado de la velocidad del viento. Para puentes con altura menor o igual a 10 m., medida desde el nivel del agua o desde la parte ms baja del terreno, se supondr que la velocidad del viento es constante. Para alturas mayores, la velocidad se calcular con la siguiente expresin:

donde:

VZ = velocidad del viento (Km./h) a la altura z.

Vw = velocidad de referencia, correspondiente a z =10 m.

z= altura por encima del nivel del terreno o del agua (m)

C, z0= constantes dadas en la tabla siguiente.

Tabla: Valores de las Constantes C, z0 .

CondicinPueblos AbiertosSuburbanosCiudad

C (km./h)0.3300.3800.485

Z0 (m.)0.0700.3000.800

a.- Presiones horizontales sobre la estructura.- Se calculan como:

P= presin del viento (kN/m2)

VZ= velocidad del viento (Km./h) a la altura z.

PB= presin bsica correspondiente a a una velocidad de 100 Km./h, dada en la tabla siguiente (kN/m2)

Tabla: Presiones Bsicas Correspondientes a una velocidad de 100 Km./h.

Componentes EstructuralesPresin por Barlovento (kN/m2)Presin por Sotavento (kN/m2)

Armaduras, columnas y arcos.1.50.75

Vigas.1.5N.A.

Superficies de pisos largos1.2N.A.

b.- Presiones Horizontales sobre los Vehculos.-

Se considerar una fuerza de 1.5 kN/m. (150 Kgf/m) aplicada en direccin transversal, en las partes del puente donde resulte desfavorable y a 1.80 m. sobre el tablero.

c.- Presiones Verticales.-

A falta de anlisis ms preciso, o de resultados experimentales, se considerar un fuerza vertical hacia arriba uniformemente distribuida por unidad de longitud del puente, igual a 0.96 kN/m2. (100 Kgf/m2), multiplicada por el ancho del tablero, incluyendo veredas y parapetos; aplicada a un cuarto de la dimensin total del tablero, hacia barlovento.

d.- Inestabilidad Aeroelstica.-

Los efecto de las fuerzas aeroelsticas se debern investigar para todas las estructuras con una relacin peralte / luz o ancho del tablero / luz, menor que 1/30.

1.1.2.12. Efecto de sismo.-

Las disposiciones que se dan a continuacin, sern aplicables para el diseo de puentes con luz no mayor de 150 m., que tengan superestructura de losas, vigas T o cajn, o reticulados. Para otro tipo de superestructuras y con luces mayores de 150 m., ser necesario un estudio de riesgo ssmico. No es necesario consideran acciones ssmicas sobre alcantarillas u otras estructuras totalmente enterradas.

1.1.2.12.1. Fuerzas ssmicas.-

Se evaluarn 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 solo 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 q00% de la fuerza ssmica en una direccin y 30% de la fuerza ssmica en direccin perpendicular.

1.1.2.12.2. Coeficiente de Aceleracin.-

Se determinar segn el mapa de iso-aceleraciones con un 10% de nivel de excedencia para 50 aos de vida til, equivalente a un perodo de recurrencia de 475 aos.

Se necesitar estudios especiales para determinar el coeficiente de aceleracin, si se presentan los siguientes casos:

El lugar se encuentra localizado cercano a una falla activa.

Sismos de larga duracin son esperados en la regin.

La importancia del puente requiere que se considere un largo perodo de exposicin como de retorno.

1.1.2.12.3. Categorizacin de Estructuras.-

Se consideran tres categoras:

Puentes crticos; los que debern permanecer operativos luego de la ocurrencia de un gran sismo, que supere al sismo de diseo, y permita en forma inmediata el paso de vehculos de emergencia, y de seguridad o defensa.

Puentes esenciales; los que como mnimo debern quedar en condiciones operativas despus de la ocurrencia de un sismo con las caractersticas del sismo de diseo, a fin de permitir el paso de vehculos de emergencia y de seguridad y defensa. u

Otros puentes; los de menor importancia.

1.1.2.12.4. Zonas de Comportamiento Ssmico.-

Se deben considerar las cuatro zonas ssmicas en el diseo, segn la tabla siguiente:

Tabla: Zonas Ssmicas.

Coeficiente de AceleracinZona Ssmica.

A 0.09

0.09 < A 0.19

0.19 < A 0.29

0.29 < A

1

2

3

4

1.1.2.12.5. Condiciones Locales.-

Las condiciones locales se considerarn en funcin del coeficiente de sitio que se da en la tabla siguiente:

Tabla: Coeficiente de Sitio.

Coeficiente

de SitioTipo de perfil de suelo

IIIIIIIV

S1.01.21.52.0

En sitios donde no se conozca suficientemente las propiedades del suelo para determinar el tipo de suelo, o el suelo no corresponde a ninguno de los tipos indicados, se considerar el coeficiente del suelo tipo II. El tipo de perfil del suelo se determinar de acuerdo a la siguiente descripcin:

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 onda 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 arena, gravas o arcillas rgidas.

Suelo perfil tipo II.- Perfil compuesto de arcilla rgida o estratos profundos de suelos no cohesivos donde l a altura del suelo excede los 60 m, y los suelos sobre la roca son depsitos estables de arenas, gravas o arcillas rgidas.

Suelo perfil tipo III.- 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.

Suelo perfil tipo IV.- Perfil con arcillas blandas o limos cuya profundidad es mayor a los 12 m.

1.1.2.12.6. Coeficiente de Respuesta Ssmica Elstica.-

Salvo que se especifique de otra manera, el coeficiente de respuesta ssmica elstica Csn, para el n-simo modo de vibracin, se deber tomar como:

Csn= 1.2 A S / Tn2/3 2.5 ADonde:

Tn= periodo de vibracin del n-simo modo (s).

A= Coeficiente de aceleracin segn 1.1.2.12.4.

S= coeficiente de sitio segn 1.1.2.12.5.

Excepciones:

Para suelos perfil tipo III y IV y en arenas donde el coeficiente A es mayor o igual a 0.30; Csn debe ser menor o igual 2.0 A.

Para suelos perfil tipo III y IV y para otros modos distintos al modo fundamental, el cual tenga perodos menores a 0.30; Csn debe tomarse como:

Csn= A (0.8+4.0 Tn)

Si el perodo de vibracin para cualquier modo excede 4.0 s., el valor de Csn para ese modo deber tomarse como:

Csn= 3 A S Tn0.75

1.1.2.12.7. Factores de Modificacin de Respuesta.- SubestructuraLa aplicacin de los factores de respuesta R que se dan a continuacin, se requiere que los detalles estructurales satisfagan las disposiciones referentes al diseo de estructuras de concreto armado en zonas ssmicas.

Con excepcin a lo indicado en este tem, las fuerzas de diseo ssmico para las subestructuras y las conexiones entre las partes de la estructura, listadas en la tabla Bse determinan dividiendo las fuerzas resultantes de un anlisis elstico por el factor de modificacin de respuesta R apropiado, como se indica en las tablas A y B, respectivamente

Si se utiliza un mtodo de anlisis tiempo historia inelstico, el factor de modificacin de respuesta R, ser tomado como 1.0 para toda la subestructura y conexiones.

TABLA A: FACTORES DE MODIFICACIN DE RESPUESTA R- SUBESTRUCTURA

SUBESTRUCTURAIMPORTANCIA

CRITICAESENCIALOTROS

Pilar tipo placa de gran dimensin1.51.52.0

Pilotes de concreto armado:

Solo, pilotes verticales

Grupo de pilotes incluyendo pilotes inclinados1.5

1.52.0

1.53.0

2.0

Columnas individuales1.52.03.0

Pilotes de acero o acero compuesto con concreto

Solo pilotes verticales.

Grupo de pilotes incluyendo pilotes inclinados1.5

1.53.5

2.05.0

3.0

Columnas mltiples1.53.55.0

TABLA B: FACTORES DE MODIFICACIN DE RESPUESTA R CONEXIONES.

CONEXIONESPARA TODAS LAS CATEGORAS DE IMPORTANCIA

Superestructura a estribo0.8

Juntas de expansin dentro de la superestructura0.8

Columnas, pilares o pilotes a la viga cabezal o superestructura.1.0

Columnas o pilares a la cimentacin1.0

Las cargas ssmicas se asumir que actan en cualquier direccin lateral.

El factor apropiado R se debe usar para ambos ejes ortogonales de la subestructura.

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 capitulo de diseo de estructuras de concreto del MDP, son satisfechas.

1.1.3. Cargas Excepcionales.-

Corresponde a carga de baja probabilidad de ocurrencia, como explosiones, colisiones, incendios, que segn el caso, deben ser consideradas por el proyectista.

1.1.4. Factores de carga y Combinaciones.-

1.1.4.1. Generalidades.-

Es claro que todas las carga estudiada anteriormente no actan en forma simultnea sobre el puente, el MDP dan los lineamientos para las combinaciones de carga que se utilizarn en el anlisis y diseo de la estructura.

Se indica adems que para las fuerzas que puedan desarrollarse durante el la construccin, se especifica un factor de carga mnimo.

1.1.4.2. Cargas y Notaciones.-

La cargas y fuerzas permanentes y transitorias que se consideran son las siguientes:

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.

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 de flujo.

WL= efecto de viento sobre la carga viva.

WS= efecto de viento sobre la estructura.

1.1.4.3. Factores de carga y Combinaciones.-

La carga total factorizada ser calculada mediante la expresin siguiente:

Q = n i. qi

Donde:

n = factor que relaciona la ductilidad, redundancia e importancia operativa.

qi = Carga especificada.

i = factores de carga especificado en las tablas siguientes.

Los componentes y las conexiones de un puente deben satisfacer la ecuacin anterior para las combinaciones aplicables de los efectos de la fuerza externa 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.- Evento extremo incluyendo sismo.

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 a la carga de choque vehicular.

SERVICIO I.- Combinacin de caga relacionada al uso operativo normal del puente con viento a 90 Km./h 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 concreto armado.

SERVICIO II.- Combinacin de carga considerada para controlar la fluencia de las estructuras de acero y el deslizamiento de las conexiones crticas, debido a la carga viva vehicular.

SERVICIO III.- Combinacin de carga relacionada solamente a la fuerza de tensin en estructuras de concreto pretensazo, 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 se dan en las tablas que se muestran a continuacin. 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 carga 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.

Tabla: Combinaciones de cargas y Factores de carga

Combinacin de cargas

Estado lmiteDC

DD

DW

EH

EV

ES

LL

IM

CE

BR

PL

LSWAWSWLFRTU

CR

SHTGSEEQICCTCV

RESISTENCIA IP1.751.001.000.50/1.20TGSE

RESISTENCIA IIP1.351.001.000.50/1.20TGSE

RESISTENCIA IIIP1.001.401.000.50/1.20TGSE

RESISTENCIA IV

Solamente EH, EV, ES, DW, DCP

1.51.001.000.50/1.20

RESISTENCIA VP1.351.000.400.401.000.50/1.20TGSE

EVENTO EXTREMO IPEQ1.001.001.00

EVENTO EXTREMO IIP0.501.001.001.001.001.00

SERVICIO I1.001.001.000.300.301.001.00/1.20TGSE

SERVICIO II1.001.301.001.001.00/1.20

SERVICIO III1.000.801.001.001.00/1.20TGSE

FATIGA- Solamente LL, IM y CE0.75

Tabla: Factores de Carga Para carga Permanente, P.

TIPO DE CARGAFACTOR DE CARGA

Mximo.Mnimo.

DC : componentes y auxiliares1.250.90

DD : fuerzas de arrastre hacia abajo1.800.45

DW : Superficies de rodadura y accesorios1.500.65

EH : presin horizontal de tierra:

Activa

En reposo.1.50

1.350.90

0.90

EV : Presin vertical de tierra.

Estabilidad global.

Estructuras de Retencin.

Estructuras rgidas empotradas.

Prticos rgidos.

Estructuras flexibles empotradas excepto alcantarillas metlicas.

Alcantarillas metlicas.1.35

1.35

1.30

1.35

1.95

1.50N/A

1.00

0.90

0.90

0.90

0.90

ES : Carga superficial en el terreno1.500.75

h

( h

Ea

(

yh

h

0.60

Ea

( (h+0.60)

yh

EMBED AutoCAD.Drawing.16

1.2 m.

1.8 m.

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

_1185171883.unknown

_1185173653.unknown

_1185738527.unknown

_1185739136.unknown

_1185712003.unknown

_1185687110.bin

_1185172631.unknown

_1185170041.unknown

_1185171819.unknown

_1185168115.unknown