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PROPUESTA DE _ NORMA

VENEZOLANA COVENIN PARA

PUENTES

Ponente: Ing. Arnaldo Gutierrez

Propuesta de Normas Venezolanas COVENIN para Puentes

RESUMEN

Ing. Arnaldo Gutierrez arnaldo.gutierrez@sidetur.com.ve

Se razonan las justificaciones para la elaboraci6n de las Normas Venezolanas COVENIN para Puentes, resefiandose los intentos previos de normalizaci6n de estas estructuras, y mostrando la evoluci6n de algunas de las normas extranjeras usadas en el pais. Se discuten los principales problemas que deben ser resueltos durante la elaboraci6n de las propuestas de normas y algunas ideas para la organizaci6n y ejecuci6n del trabajo. Se concluye que es factible la adaptaci6n de normas extranjeras como normas venezolanas para puentes es factible dado el grado de familiaridad de los profesionales con las mismas,

· sin embargo, se han identificado un cierto numero de problemas que deben ser resueltos bajo las condiciones particulares de! pais. La experiencia internacional demuestra que las normas de proyecto y construcci6n deben aplicarse concomitantemente con un programa de control de cargas. Ante la ausencia de Comisiones de Normas se recomienda a COVENIN crear un Comite Tecnico para la elaboraci6n de las normas de puentes.

;, POR QUE UNA NORMA PARA PUENTES?

El objetivo de un conjunto de normas para puentes es establecer una base comun aceptable para el proyecto y la construcci6n de nuevos puentes, y la evaluaci6n, rehabilitaci6n y mantenimiento de los puentes existentes.

Congruentes con la realidad de! pais, este conjunto de normas debe:

• Guiar al ingeniero en la escogencia de! tipo de puente, su sistema estructural y sus detalles completos;

• Minimizar : o el impacto ambiental, o el mantenimiento de la estructura, o las deficiencias y errores en el proyecto, la construcci6n y el o mantenimiento;

• Incrementar : o la durabilidad y o la confiabilidad estructural;

• Mantener y mejorar: o la calidad de los materiales, y o los sistemas constructivos y de mantenimiento.

Entre los principales antecedentes de normas venezolana de puentes se pueden citar:

El Decreto Reglamentario sobre las caracteristicas de los vehiculos para el Disefio estructural del Ministerio de Obras Publicas, en 1946 [Amal, 2000] .

Las Especificaciones para la Construcci6n de Puentes, publicadas por el Instituto Agrario Nacional en 1969.

Traducci6n de la Secci6n 7 de la Division 1, Diseno en Acero £structural, segun la 12 edici6n, 1977 de la Norma AASHTO, actualizada con los Suplementos de 1978, 1979 y 1980 en el Manual SIDOR [ Gutierrez, 1982].

Propuesta de Norma para el Diseno Sismorresistente de Puentes, publicada en Julio 1987 por el Ministerio de Transporte y Comunicaciones, MTC [Lobo 1987, 1988].

Actualizaci6n de las Normas de Proyectos def Metro de Caracas para la Linea 3 [ Perez , Gutierrez, et al, 1990].

Los proyectistas venezolanos de puentes han venido utilizando normas alemanas, DIN, Britanicas, BS, pero la norma mas ampliamente difundida es la Standard Specification for Highway Bridges de la American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO.

Por ser importante en el mantenimiento y rehabilitaci6n de puentes existentes, en la Tabla No. 1 se suministra la cronologia de Normas AASHTO.

TABLA NO. 1 CRONOLOGIA DE LA NORMA AASHTO

Edicion, afio Edicion, afio Edicion, afio Edicion, afio 1, 1931 5, 1949 9, 1965 13, 1983 (I)

2, 1935 6, 1953 10, 1969 14, 1989 3, 1941 7, 1957 11, 1973 15, 1992 (Z)

4, 1944 8, 1961 12, 1977 16, 1996 Notas: 1. Incorporaci6n de Disposiciones de Disefio Sismorresistentes,

segun la publicaci6n ATC-6. 2. Incorpora el Disefio por Estados Limites, en ingles LRFD.

Terremotos recientes, especialmente el de Loma Prieta de 1989, y el de Northridge de 1994 en California, y el de Kobe 1995 en Jap6n, han causado el colapso o dafios severos a un considerable numero de puentes modernos disefiados para la acci6n sisrnica. Tambien han sido objetos de atenci6n en cuanto a dafios en puentes modemos, los terremotos de Chile 1985, Costa Rica 1990 y Filipinas 1991. Particularmente interesante ha sido el sismo de Kobe 1995, que demostr6 que la resistencia no es suficiente para un buen desempefio

2

sismorresistente. La discusi6n sobre la filosofia y metodos de disefio sismorresistentes de puentes, iniciada con el terremoto de San Fernando, en 1971, esta resultando en nuevos metodos. En el proyecto de puentes se esta abandonando el metodo tradicional de disefio, muy similar al actualmente empleado en las normas para edificaciones, abriendo paso un nuevo enfoque basado mas en los desplazamientos que en la fuerzas ( Metodo de Disefio por Capacidad) [Eurocode 8; Priestley, 1996]. Mas recientemente, el enfoque energetico permite desarrollar y aplicar soluciones con aislamiento sismico de los puentes [ Perez, 2000].

Con estos antecedentes podemos concluir que estamos tecnicamente en un momento apropiado para dotar al pais de un conjunto de normas modemas para el desarrollo y la conservaci6n de puentes. En el caso venezolano resulta muy interesante analizar la experiencia canadiense que despues de muchos afios de utilizar la norma AASHTO, decidi6 elaborar su propia norma en el formato de los Estados Limites, con significativos aportes a Ia ingenieria de puentes. Ademas de ser una norma mejor organizada que el AASHTO, cuenta con un amplio Comentario. Las ediciones del C6digo de Ontario para el Diseiio de Puentes, son: 18

• Edici6n, 1979; 2da. Edici6n, 1983 y 3era edici6n, 1991 .

PROBLEMAS A RESOLVER

La tarea de formular un conjunto de normas para puentes plantea Ia necesidad de resolver dos tipos de problemas:

1. Problemas inherentes al documento.

2. Problemas inherentes a Ios requisitos y recomendaciones para el proyecto, Ia construcci6n y el mantenimiento.

1. PROBLEMAS INHERENTES AL DOCUMENTO

1.1 Alcance Ademas de Ios puentes carreteros, debe incorporar los puentes urbanos y

suburbanos. Asi como las pasarelas peatonales (Ver C6digo de Ontario). Algunos aspectos novedosos como el de! aislamiento sismico, metodos refinados de

analisis, etc. , pueden incorporarse como Apendices (Ver Euroc6digo 8) .

1.2 Filosofia de proyecto Por razones de numero de paginas, tendencias mundiales y congruencia con el resto

de las normas COVENIN para el proyecto estructural, se propone adoptar el Metodo de los Estados Limites. V ease Ia Tabla No. 2.

3

TABLA NO. 2 FUNDAMENTOS DEL METODO DE LOS ESTADOS LiMITES

Condicion Fundamental:

Nomenclatura general

Nomenclatura Estructural

Conocimientos necesarios:

Duik = L . .Ykj C { Aj} ~ <l>i Rti j IJ

DEMANDA ~ CAPACIDAD

SOLICITACIONES ~ RESISTENCIAS

"Analisis" Material es

Nota.- Version simplificada de la Tabla No. 3 de la Norma COVENIN 2004:1998

Nuevamente es interesante conocer las razones por las cuales los canadienses, anticipandose a sus colegas de la AASHTO, adoptaron el Metodo de los Estados Limites. Uno de los argumentos decisivos fue la idoneidad del Metodo para aprovechar la reserva de capacidad disponible en los puentes existentes. Por otro lado, el mayor obstaculo vencido fue el del redactar el capitulo de Fundaciones en este nuevo formate; antes de la Segunda edici6n del C6digo de Ontario, quizas la t'.mica referencia en este sentido era el Danish Code of Practice for Foundation, de 1985. [Ministry of Transportation, 1991]. La Fig. 1 muestra como la introducci6n del concepto de Estados Limites permite al ingeniero geotecnico distinguir entre las incertidumbres asociadas a las cargas impuestas de la resistencias del suelo o de la roca.

Una vez adoptado el Metodo de los Estados Limites, debe decidirse sobre las Hip6tesis de Combinaciones de Solicitaciones a considerar. A titulo ilustrativo, en la Tabla No. 3 se comparan los Estados Limites considerados por las normas AASHTO -LRFD 1998 y el C6digo de Ontario 1992.

TABLA NO. 3 ESTADOS LIMITES SEGUN NORMAS USA Y CANADA

ESTADO LIMITE NORMA AASHTO CODIGO DE NOTARIO LRFD 1998 1991

Agotamiento Resistente 5 Combinaciones. 5 Combinaciones, 2 Combinaciones extremas, incluyendo solicitaciones una de ellas es con sismo. sismicas.

Servicio 3 Combinaciones 1 Combinaci6n Fati~a 1 Combinaci6n 1 Combinaci6n

4

a) Typical stress-strain curves for soil /rock

r I I , ,. resistance for

limiling strain .... . value chosen '~,at .. a"

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- - - type A __,type B

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c) Typical resistance values

b) load-deformation curve for footing

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resisur.ce with !'l!Sistaoce (B) with !;:ctor of 0.5 ir.cnr.ation

deformation dlllormation

of 0.4 artd reduction !actor,

l<. cf 0.29

FIGURA No. 1 El Metodo de los Estados Limites en Ingenieria de Fundaciones

5

1.3 Conceptos La cantidad de detalles que presenta la norma AASHTO detalles, distraen al usuario

de los principios y conceptos fundamentales, y tiende mas a ser un C6digo de Practicas o Manual que una Norma. En ese sentido los Euroc6digos y el C6digo de Ontario son mas conceptuales y amigables, dejando mas campo de acci6n a la experiencia profesional. Esta apreciaci6n se evidencia por la ausencia de un Comentario en la Normas AASHTO. Para la propuesta venezolana recomendamos "despejar" la norma AASHTO, pasando al Comentario, muchos de estos detalles, y organizando mejor el Articulado, como se hizo en la Norma COVENIN 1618-98 respecto a la Norma del AISC y se esta haciendo con la Norma de Concrete (Ver http://www.socvis.org).

Por las razones expuestas en el parrafo precedente, se recomienda convertir la Division II Construcci6n, de la Norma AASHTO, en una norma complementaria, al igual que se hizo para las estructuras de acero, donde se complementa la norma de proyecto, COVENIN 1618:98, con el C6digo de Practicas, COVENIN 1755:82 ( norma pendiente de actualizaci6n). Esta propuesta tambien permitira reducir el numero de paginas de la futura norma.

Para abaratar los costos de adquisici6n por parte del usuario de las normas,y asimilando la experiencia de la Norma Sismorresistente COVENIN 1756:2001, se recomienda publicar por separado el Articulado del Comentario, de manera que en una oficina de proyectos, cada ingeniero puede tener su propio Articulado y consultar un Comentario comun.

1.4 Estilo En la elaboraci6n de los documentos normativos de puentes, se adoptara el estilo de

las Normas COVENIN - MINDUR en cuanto a definiciones, notaci6n, unidades, estructuraci6n de los Capitulos, etc. En la segunda edici6n del Manual SIDOR [Gutierrez, 1982] se incluy6 un glosario ilustrado sobre los diferentes tipos de puentes y sus componentes tipicos. Vease la Norma COVENIN 2004: 1998 Terminologia de las Normas COVENIN -MINDUR de Edificaciones.

1.5 Presentacion didactica Como se indica en la Tabla No. 4, existen diferencias significativas entre las

estructuras de puentes y las estructuras para edificaciones, motivo por el cual las normas de puentes, analogamente que los concursos entre universidades norteamericanas, deben incentivar (e idealmente, jerarquizar) aspectos tales como: estetica y evaluaci6n del impacto ambiental, economia y tiempos en la construcci6n, conceptualizaci6n sismorresistente, eficacia estructural, peso, facilidades de mantenimiento y reparaci6n, etc [ ACI, 2000; Calvino, 1998, 1993].

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TABLA NO. 4 ALGUNAS DE LAS PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE ESTRUCTURAS DE PUENTES Y EDIFICACIONES

Redundancia estructural Los puentes po seen po ca 0 nm gun a redundancia estructural, de a qui la importancia que en las normas se da al concepto de Integridad estructural.

lnteraccion suelo - estructura Los puentes son mas sensibles a los efectos del suelo. A menudo se construyen sobre terrenos dificiles, cruzados 0 cercanos a fall as geol6gicas activas, sob re suelos arenosos susceptibles a licuaci6n.

Variabilidad espacial de la accion sismica La acci6n sismica no puede caracterizarse con el movimiento en un solo punto, el movimiento de los diferentes soportes del puente es distinto [ Euroc6digo 8].

1.6 Interrelaciones con otras Normas COVENIN Reconociendo las diferencias que existen entre un proyecto estructural de puentes

de uno de edificaciones, y para no repetir innecesariamente las correspondientes normas COVENIN para estruduras de Acero ( COVENIN 1618:1998) y de Concreto (COVENIN 1753; en proceso de actualizaci6n; ver http://www.socvis.org ), se propone incluir en los correspondientes capitulos de disefi.o de la norma de puentes solamente aquellos aspectos particulares que son diferentes o se modifica en las estructuras de puentes.

2. PROBLEMAS TECNICOS

2.1 Tren de Cargas Podemos adoptar la mayor parte de las normas extranjeras, pero el modelo de cargas

debe ser definido para las condiciones particulares del pais. Ni siquiera entre los paises del NAFT A ( Estados Unidos, Canada y Mexico) hay unidad de criterios en cuanto a este modelo. En el mejor de los casos el modelo puede funcionar unicamente para los transportes transnacionales, pero no para el transporte intemo. En el caso venezolano, este autor desconoce las condiciones del transporte fronterizo . En las Figuras No. 2 y 3 se muestran los vehiculos de cargas normalizados en Venezuela y Mexico, respectivamente.

Es importante destacar que los modelos del tren de cargas no corresponden a vehiculos reales sino a las solicitaciones esperadas. No es aceptable establecer un tren de cargas de disefio basado en las cargas vehiculares permisibles porque estas presentan variaciones o ajustes que responden a causas diferentes a la seguridad estructural de los puentes. En la Figura No. 4 se muestran los histogramas obtenidos por el Instittuo Mexicano del Transporte, IMT, en vehiculos normalizados.

7

El modelo de cargas del ASSHTO que apareci6 en 1944 sigue vigente en Ia Norma AASHTO 1996, a diferencia de las dimensiones y capacidades de Ios vehiculos que evolucionan constantemente. Recientemente Ia Norma AASHTO-LRFD 1998, adopt6 la propuesta del Prof Nowak, para conciliar el modelo AASHTO HS-20 con Ios valores obtenidos del tren militar compuesto de dos ejes separados 1.20 m con 10890 kgf cada uno [Nowak, 1995]. En Ia Figura No.5 se muestra el modelo de carga de Ia Norma AASHTO vigente (1996), yen Ia Figura No. 6 Ios modelos del C6digo de Ontario.

En el caso particular de Venezuela, Ios dafios a Ios puentes ocurren no solo por el exceso de carga, sino tambien por Ia modificaci6n de las dimensiones de Ios camiones para que puedan soportar mas tonelaje, con Io cual las condiciones de carga tambien son radicalmente distintas a Ia de Ios paises de donde se importan Ios transportes. La serie de daiios en pavimentos y puentes en la red vial nacional llev6 al entonces Ministerio de Obras Publicas, MOP, a Ievantar entre 1961 y 1964 una encuesta para obtener los datos real es de Ios vehiculos que circulaban. Result6 significativo que no solo las Especificaciones AASHTO resultaron insuficientes para un grupo de vehiculos de circulaci6n diaria en el pais, sino que tambien excedieron las Normas o Reglamentos de Espafia, Alemania, Inglaterra, Rusia y Francia, con excepci6n de las Normas Italianas y Portuguesas para tramos pequefios. Reconocida Ia insuficiencia del tren AASHTO HS 20-44 se propusieron trenes sustitutivos en 1960, 1969, 1972 y 1976. Para 1982, Ia practica era proyectar con 1.2 veces el tren HS 20-44 impactado [Gutierrez, 1982; Amal, ·2000 ]. En las investigaciones adelantadas por el Instituto Mexicano del Transporte, IMT, se ha encontrado que no hay un tren i'.mico para todas las Iuces [Ayala y Fernandez, 2000].

Podemos concluir entonces que las grandes solicitaciones actuales no pueden representarse con Ios modelos de cargas mas usados [Ayala y Fernandez, 2000].

8

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FIGURA No. 2 VEHICULOS DE CARGA NORMALIZADOS EN VENEZUELA

9

PBV~6Dun1

1- Dimensiom.·.s maxirria!i - Dimensiones, mfnimas Se ;rntcriz.a cl minsifo.de estos .\'¢hic1.1los s61o por c.11ninos tipo "A''.

Vehkulo de carg;1 T3"SJ (SCJ', 1980) ········- ~-- -······

+ Dimensiones.maximas · • Dimens.iones minimas. s~ autoriw. d . tninsito de estos vehiculc~ scllo por cumino.<> lipo '.'/\''.

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Vehicufo de carga T3··S'l~lU(SCT,l980).

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FIGURA No. .3 VEfilCULOS DECARGA NORMAI,fZAl>OS EN "\ll-NEZUELA ••••oOO•OOooooooooo.~---•Oo oooooo•oooooo oooo••OooOoo oooo .o .__,, o•,• ••'••••• •••oooooo"o o oHo'oooooo • o .·.::-.~: •••• ~~ •• ~OOOo:.::~~;..:.....:_· ··-•• -·· .•• :;: ; :: .oo oOo o • o•"o o"o·•,•••

10

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T3-S3

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PIS rANCl4 CAAACT£Rl!STICA (CM)

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FIGURA No. 4 HISTOGRAMAS DE PESOS Y DISTANCIAS CARACTERISTICAS EN VEHICULOS DE TRANSPORTE MEXICANOS NORMALIZADOS

11

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0 --+----~····

4.27 m. 4.27 m, . 4.27 m a 9.14 m I

US211-.f<f 3,63 ton H .51 ton 1.4.51 toii H20-44 3.413 ton 1115-44 2.72 tun

14;51 tots Hl.89 ton HS.15-44 2.7? ton· 10.89 ton 10.8' ton

Camiones de diseno. AASITTO (1996)

8 16 ten para el Momenta ·

l l 1.79 ton para el Cortante

0.95 ton/m

H20..44 HS20-44

6.12 ton para el Momento

! .. 8 85 ton para ei Cortante .

.. . ... .. .. .. . 0.71 ton>'m

Hl5-44 HSIS-44

Carga de carril, AASHTO (1996)

FIGURA No.5 MODELOS DEL TREN DE CARGAS AASHTO 1996

12

OHBD truck

2 3 4 5 .axle No.

60 160 100 200 160 axle !oad, kN

30 80 BG 100 80 wheel load, kN

i gross !oad. i"40 l<N

~--....;::--.....:...--------~-------------'."--• • ... • i 3.6 m l t.2 j -~:9..~~ .......... .-1 7. 2 m ! !-----·············,....: ;. -c ........ ;io.-: • lo: ... ' . m . 18 rn

axle (rfpical)

ELEVATION

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. . ltyp) . P! •N (typ) '- 0.6 m ,. "" (typ)

FIGURA NO. 6 MODELOS DEL TREN DE CARGAS DEL CODIGO DE ONTARIO

13

2.2 Factor de impacto Concomitante con problema del tren de cargas, esta el del factor de impacto. La

tradicional formula AASHTO, I = 15 I (L +38) ~ 30% , es una simplificaci6n del problema desarrollada al final de los afios 1920. El C6digo de Ontario ha evolucionado de una formula compleja funci6n de la frecuencia natural del puente a una expresi6n mas simplificada en funci6n del numero de ejes del tren de carga. Tambien por razones conceptuales, decidieron cambiar el nombre al factor de impacto por el de Carga dinamica permitida, DLA. En la Figura No. 7 podemos observar la correspondencia entre el DLA y la frecuencia del primer modo del puente. El factor de carga dinamica permisible, DLA, es igual a 0.40 para un eje y se reduce a 0.25 para tres o mas ejes.

Dynarnh: fo.:rd aUowance·

o . ..:o

i 'Ri ~ 0.2U

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~ 0

0 1.0 2 .5

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/ -0.40 /

4 .. ~ e .o fir~t !le)(Urac frequgru..-;r. Hz

>-······ U.25 _,,/

10 .0

.... ................... _._ .................. ____ _

FIGURA No. 7. FACTOR DE CARGA DINAMICA PERMITIDA

La modelaci6n del impacto, mediante el llamado factor de impacto y el cual define la relaci6n entre las respuestas dinamicas y estatica, es un problema complejo por las multiples variables que participan, como se muestra esquematicamente en la Figura No. 8.

··-:1----Masa del vehiculo +4 \\

I. ! ; -i'"" .. "' rT~ ... . Rj "d c=- . s (...: gi C:- Y . ~ S ~ Propiedades

Superlicie de H amorttguam1cnto U de las llantas rodamimto ~ 0 de! vchiciilo 0 o~ ·-r . .. · 1 ~---·L Pr~~icdad~ dinamic~ del P?entc: ~

Rigidez.. m.'l>a, amott1guam1cnto.

FIGURA No. 8 VARIABLES DEL FACTOR DE IMPACTO

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El factor de impacto tambien es un valor que debe ser obtenido localmente por cuanto en Latinoamerica se tiende a grandes cargas, con gran variedad en los valores de rigidez y amortiguamiento ( desgaste de la suspension por el sobrepeso y un menor mantenimiento ), malas condiciones de la superficies de rodamiento. El problema es tan complicado que diferentes normas reconocen la necesidad de una acci6n de control paralela a la aplicaci6n de la norma. En la Norma AASHTO-LRFD 1998 se propone obtenerlo de mediciones de campo. La Universidad de Michigan ha propuesto desarrollar un sistema de controles activos y pasivos aprovechando el gran desarrollo de la computaci6n y las telecomunicaciones (h!!P.liYffiY.f.:P.~rn.oJ1~L~ngin,Jm1j_c;.h,~_cl_y/_::nQ.Wl!k!12r.ci~-g~) y los europeos por su parte, estan inmersos en WA VE, Weigh-in-motion of Axles and Vehicules for Europe).

2.3 Galibo de las estructuras Basta un recorrido por las vias de Caracas, para darse cuenta de la necesidad de

revisar y actualizar el ancho y la altura libre de la via a ser cruzada por un puente, es decir, su galibo.

2.4 Disefio hidraulico Otra fuente importante de dafios y colapso de puentes se por causas hidraulicas. El

desmantelamiento de Ia red hidrol6gica nacional, como qued6 demostrada en la catastrofe del Estado Vargas, plantea el grave problema de la falta de informaci6n hidrol6gica confiable, ademas de las incertidumbres para la definici6n de las crecientes de disefio tomando en cuenta eventuales perdidas humanas y materiales, se afiade el del establecimiento de la secci6n de desagiie y el tirante de aire sobre Ios cursos de aguas. Menci6n aparte merece el problema de Ia socavaci6n de las pilas y las fundaciones .

2.5 Disefio Sismico En la Tabla No. 4 se han sefialado algunas de las diferencias entre un proyecto de

puentes <lei de una edificaci6n. Sorprendentemente, los materiales, la filosofia y Ios metodos de proyecto en puentes estan cambiando mas rapidamente que en edificaciones.

Los encargados de redactar Ia propuesta de normas para puentes deben resolver, entre otros, los siguientes problemas: ·

a) Decidir sobre la conveniencia o no de integrar Ios aspectos sismorresistentes dentro de Ia norma de proyectos de puentes, o de tener un documento aparte destinado al disefio sismorresistente de puentes. En cualquier caso debera ser mas amigable y menos extensa que la propuesta existente [Lobo, 1987]. Vease por ejemplo el Euroc6digo 8.

b) En funci6n de Ia vida util que se establezca para las estructuras de puentes, actualizar el mapa de de amenaza sismica. Creemos que se puede aprovechar el mapa contenido en Ia Norma COVENIN 3621: 2000, que perrnite mediante Ios val ores de a* y y , obtener Ia aceleraci6n maxima del terreno, asi como la modificaci6n de! factor de importancia (Ver ejemplo en el Comentario C-6.1.3 Factor de Importancia, de la Norma COVENIN 1756:2001).

15

c) En temas especializados como el de aislamiento sismico, variabilidad de la accion sismica, etc., se pueden establecer principios que permitan al proyectista utilizar su criterio y respaldadlo con estudios analiticos y experimentales. En este sentido el Euroc6digo 8 es un buen ejemplo [ Perez, H, 2000].

2.6 Compatibilizar los criterios de diseiio Ya se han sefialado los inconvenientes de repetir normas existentes, basta con

sefialar las diferencias. Por ejemplo en su ultima edicion, el C6digo de Ontario fundio en un mismo capitulo los requisitos para concreto reforzado y concreto pretensado.

La norma debe ser suficientemente amplia y previsiva en lo que respecta a los nuevos materiales. Por ejemplo concretos reforzados con polimeros (fiber reinforced polymers, FRP) en cualquiera de sus variantes : concretos reforzados con fibras de vidrio y polimeros ( glass fiber-reinforced polymers, GFRP), concretos reforzados con fibras de carbon y polimeros ( carbon fiber-reinforced polymers, CFRP), concretos reforzados con fibras de aramida y polimeros ( aramid fiber-reinforced polymers, AFRP).

2.7 Mantenimiento y Rehabilitacion

La evaluacion de las condiciones y la seguridad de puentes existentes es a menudo dificil. Muchos defectos no son faciles de localizar e inspeccionar. Una vez localizados, tambien es dificil determinar la incidencia de estos defectos en la capacidad resistente. Y la seleccion apropiada y los costos de una rehabilitacion apropiada son entrabados por la limitada informacion sobre estos defectos estructurales. Por todas estas razones la norma debe estar abierta a las modernas orientaciones de instrumentacion de los puentes para obtener informacion segura en tiempo real. Este problema esta vinculado con el programa de control de cargas.

Se considera que un Manual, mas que una norma debe regir el mantenimiento de los puentes.

CONTENIDO TENTATIVO DEL ANTEPROYECTO DE NORMA

El contenido de las propuestas de Normas debera surgir del analisis y comparacion de diferentes normas internacionales, de la revision y solucion de algunos de Ios problemas planteados, y del criterio de los participantes en su elaboracion. La Tabla No.5 puede considerarse como el contenido minimo.

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TABLA NO. 5 CONTENIDO DE LA NORMA PARA EL PROYECTO, EVALUACION Y REHABILITACION DE PUENTES

CAPITULO CONTENIDO 1 Disposiciones generales 2 Acciones y Solicitaciones 3 Metodos de analisis 4 Juntas de! tablero y Aparatos de apoyo 5 Obras complementarias

( Defensas, barandas. drenajes, iluminaci6n, etc.) 6 Fundaciones 7 Estructuras de concrete 8 Estructuras de acero 9 Estructuras enterradas 10 Practicas constructivas y

Aseguramiento de la calidad 11 Evaluaci6n 12 Rehabilitaci6n

Apendices Protocolo de Ensayos en prototipos de sistemas de aislamiento sismico

Variabilidad espacial y componentes del movimiento sismico

EJECUCION DEL ANTEPROYECTO DE NORMA

Este autor no dispone de estadisticas sobre cuantos puentes se construyen, mantienen y se rehabilitan anualmente en Venezuela que justifiquen la urgencia de elaborar un conjunto de normas y sus costos asociados. Para todos son evidentes las consecuencias y perdidas de horas de trabajo y descanso que ocasiona cualquier interrupci6n, insuficiencia o falta de transporte. A manera de referencia podemos indicar que el sistema de transporte de! estado de California, en los Estados Unidos, tiene unos 12000 puentes carreteros , mas 11500 puentes en los condados y ciudades. Cada uno de ellos es inspeccionado por Departamento de Transporte, CAL TRANS , al menos cada dos anos. Adicionalmente han establecido etapas para la rehabilitaci6n de puentes, siendo la prioridad los puentes soportados por una sola columna.

La organizaci6n, presupuesto y cronoplan de trabajo para elaborar las normas venezolanas de puentes debe surgir de una serie de reuniones de los profesionales interesados en participar en el proyecto. En esta etapa preparatoria o autosubsidiada, se preveen las siguientes pasos:

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1. Pronunciamiento sobre el alcance y objetivos de las mencionadas normas. 2. Identificar, jerarquizar y establecer las lineas de trabajo para resolver los problemas

detectados. 3. Indice tentativo y cada una de sus etapas. 4. Armar una maqueta de cada uno de los documentos con fotocopias de los

contenidos propuestos, a ser traducidos, adecuados, etc. 5. Cronoplan y Presupuesto tentativos

Estimacion de horas I hombres y su costo. Para una version equivalente a la Division I de la Norma AASHTO, con tres profesionales que preparen los capitulos en sus oficinas, y luego se reunan semanalmente al menos tres horas, se puede estimar un plazo de ejecucion de dos aiios para una propuesta de Norma. Un aiio para el Articulado y los Apendices y un aiio para el Comentario. Se recomienda incluir en el presupuesto, la inversion correspondiente a una pagina en Internet como medio de recabar opiniones, sugerencias y consultas abiertas en torno a la elaboracion de la norma.( Ver SOCVIS.org).

Dentro del plan de trabajo de las normas de puentes y dado la importancia que en estas tiene el suelo, se recomienda la homologacion por parte de COVENIN, de las siguientes normas de la American Society for Testing and Materials, ASTM, como normas venezolanas ( Vease el Comentario al Capitulo 11 de la Norma COVENIN 1756: 2001 Edificaciones Sismorresistentes) :

Standard D 1586 Method for Penetration Test and Split-Barrel Sampling Soils.

Standard D 2573 Method for Field Vane Shear Test in Cohesive Soils.

Standard D 3080 Method for Direct Shear Test of Soils Under Consolidated Drained Conditions

Standard D 3441 Method for Deep Quasi-Static, Cone and Friction-Cone Penetration Test

Standard D 4648 Test Method of Laboratory Miniature Vane Shear for Saturated Fine-Graded Clayed Soil.

Standard D 4767 Method for Consolidated - Undrained Triaxial Compression Test on Cohesive Soil

Asegurado el financiamiento del proyecto de norma y el mecanismo para su posterior aprobacion por parte de COVENIN , algunas de las actividades serian:

I. Distribucion de Capitulos entre expertos o ponentes (minimo tres) . La experiencia ha demostrado que las subcomisiones no son productivas.

2. Traduccion de los Capitulos AASHTO u otras fuentes que se consideren integraran la Norma.

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3. Interpretaci6n, adaptaci6n y modificaciones. Precalibraci6n. Notas para tr armando el Comentario.

4. Discusi6n de! capitulo en corrus1on. En esta etapa se para uniformar el vocabulario y Ia terminologia, conocer criterios y practicas entre proyectistas y constructores ). Los capitulos aprobados se colocan en el medio electr6nico para su discusi6n por parte de Ia profesi6n.

5. Presentaci6n de! anteproyecto, Iapso de discusi6n pub Ii ca por parte de Fondonorma y el Ministerio de Infraestrnctura.

CONCLUSIONES

La adaptaci6n de normas extranjeras como normas venezolanas para puentes es factible dado el grado de familiaridad de Ios profesionales con las mismas, sin embargo, se han identificado un cierto numero de problemas que deben ser resueltos bajo las condiciones particulares de! pais.

La experiencia intemacional demuestra que las normas de proyecto y construcci6n deben aplicarse concomitantemente con un programa de control de cargas.

RECOMENDACIONES

En el desaparecido Ministerio de Transporte y Comunicaciones, las funciones de la Comisi6n de Normas estaban dirigidas a resolver consultas sobre derechos de vias, etc., pero no a la elaboraci6n de normas tecnicas. Como actualmente no existe un organismo oficial capaz de elevar ante COVENIN el anteproyecto que pueda elaborar un equipo de proyectistas de puentes, se recomienda a este equipo solicitar a COVENIN la creaci6n de una Comisi6n Tecnica para Ia elaboraci6n del conjunto de normas necesarias.

REFERENCIAS

Direcciones electr6nicas American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO. http://www. aashto. org

American Concrete Institute, ACI. http://www.aci-int.org

American Institute of Steel Construction, AISC. httR;ff~J!!~_G_,Qrg

American Society of Civil Engineers, ASCE. http://www.pubs.asce.org

American Society for Testing and Materials, ASTM. http://www.astm.org

American Welding Society, AWS. http ://www.aws.org

19

Applied Technology Council, ATC. http://www.atcouncil.org

California, Department of Transportation, CALTRANS. http://ww.dot.ca.gov

Euroc6digos, Asociaci6n Espanola de Normalizaci6n y Certificaci6n, AENOR. http://www.aenor.es

Institute Mexicano del Transporte, IMT. hUp_j[W}YWj.mt_~

International Association for Bridge and Structural Engineering, IABSE. http://www. iabse. ethz. ch

Multi disciplinary Center for Earthquake Engineering Research, MCEER. http://mceer.eng.buffalo.edu

National Steel Bridge Alliance, NSBA. hUp)/W}YW,_~_i~_9-,_Q_rgLn~.b-~

Normas COVENIN. http://www.fondonorma.org.ve

Ontario Bridge Publications, http://www.ronen.com .

Portland Cement Association, PCA. http://portcement.org

Prestressed Concrete Institute, PCI. hUp.:l/p_~i_Qrg

Sociedad Venezolana de Ingenieria Sisrnica, SOCVIS. http://www.socvis.org

BIBLIOGRAFiA

American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO, 2000. 2000 Interim to LRFD Bridge Design Specifications. LRFD-EM-2-001.

American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO, 1999, 1998, 1997. Interim Revision to Standard Specifications for Highway Bridges.

American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO, 1996. Standard Specifications.for Highway Bridges, 16 Edition, 760 pp.

American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO, 1990. Guide Specification for Seismic Isolation Design, 2°d. Edition.

American Concrete Institute, 2000. Bridges & Decks. Concrete International, February, Vol. 22, No. 2 , ACI, Farmington Hills, MI, 104 pags.

20

Applied Technology Council, 1996. Improved Seismic Design Criteria for California Bridges: Provisional Recommendations. ATC -32, 215 pags, ATC, California.

Amal, Eduardo, 2000. Lecciones de Puentes. Caracas, 300 pags.

Ayala Duarte, Francisco, 1973. Tren 1972 de Cargas Rodantes para Carreteras. Revista del Colegio de Ingenieros de Venezuela, 1973. Caracas

Ayala L., Manuel J., 1969. Comparaci6n de las Cargas Normativas de Proyecto de Puentes con las Cargas Usuales en Venezuela. Trabajo Especial de Grado, Facultad de Ingenieria, UCV, Noviembre. Caracas

Ayala, Gustavo y Fernandez, Luis, 2000. Analisis y evaluaci6n de las cargas vivas vehiculares en Mexico y sus efectos en puentes. Revista Internacional de Ingenieria de Estructuras, Vol. 4- NO. 2, Quito, Ecuador, pags. 1-22.

Calvino, Italo. Seis propuestas para el pr6ximo milenio. Editorial Siruela, 1998, 159 pags. Las ciudades invisibles. Editorial Minotauro, 1993, 175 pags.

Cornisi6n de Normas del Ministerio de! Desarrollo Urbano, 1998. Terminologia de las Normas COVENIN - MINDUR de Edificaciones. Norma COVENIN 2004:1998, Fondonorma, Caracas, 122 pags. ( 131 pags. con equivalencias Espanol - Ingles).

Comisi6n Tecnica CTXXVIII Transporte, 1997a. Tipologia de las vehiculos de carga. Norma COVENIN 2402:1997. Fondonorma, Caracas.

Comisi6n Tecnica CTXXVIII Transporte, 1997b. Limite de peso para vehiculos de carga. Norma COVENIN 0614:1997. Fondonorma, Caracas.

Euroc6digo 8, 1988. Disposiciones para el Proyecto de Estructuras Sismorresistentes. Parte 2: Puentes. Norma UNE-ENV 1998-2, Marzo, 90 pags.

Gutierrez R., Arnaldo, 1982. Manual de Proyectos de Estructuras de Acero. Torno I, CVG Siderurgica de! Orinoco, SIDOR, Segunda edici6n, Caracasl982,

Instituto Agrario Nacional, 1969. Especificaciones para la construcci6n de puentes. Division de Ingenieria Rural. Caracas, agosto, 50 pags.

Lobo Quintero, W., y Contreras, Luis, 1988. Bases para la elaboraci6n de unas normas para el disefio sismorresistente de puentes. Boletin Tecnico IMME, Afio 22 No. 76, pags. 101-141.

Lobo Quintero, W., 1987. Normas para el Proyecto Sismorresistente de Puentes. Propuesta. Ministerio de Transporte y Comunicaciones, Caracas, julio.

Marin, Joaquin, 2000. Traducciones def ingles. Terminos confusos. Ingenieria Civil, Edificaciones. Caracas. Septiembre, 77 pags. Pendiente de publicaci6n.

21

Ministerio de lnfraestructura, 1999. Decreto de! Servicio Aut6nomo de Transporte y Transito Terrestre, SETRA, sobre el vencimiento del plazo para la adecuaci6n de las dimensiones de los vehiculos de carga publicado en la Gaceta Oficial de la Republica de Venezuela No. 36380, del 23 de enero de 1998, y el estricto cumplimiento de las Normas COVENIN con un 5% de tolerancia sobre los limites de pesos establecidos en ellas. Aviso publicado en El Nacional el 9 de Diciembre de 199.

Ministry of Transportation, 1991. Commentary on Ontario Highway Bridge Code and March 1995 update. Quality and Standard Division, Ontario, Canada, 356 pags.

Ministry of Transportation, 1991. Ontario Highway Bridge Code. Quality and Standard Division, Ontario, Canada, 3 70 pags.

Nowak, A, 1995. Calibration of LRFD Bridge Code. Journal of Structural Engineering, ASCE, August, Vol. 121 No. 8, pp. 1245-1251.

PDVSA, 2000. Diseno Sismorresistente de lnstalaciones lndustriales. Manual de Ingenieria de Disefio, Volumen 18, Especificaci6n de Ingenieria JA-221, Petr6leos de Venezuela S.A. Norma venezolana COVENIN 3621:2000.

Perez Hernandez, Joachim, 2000. Disipaci6n sismica en viaductos ferroviarios. Trabajo de Ascenso, Facultad de Ingenieria, UCAB, Caracas, septiembre, 54 pags.

Perez H., Joachim; Gutierrez, A., et al, 1990. Actualizaci6n de las Normas de Proyectos para la Linea 3 , Diseno Estructural. Caracas.

Priestley, M.J.N., Seible, F., and Calvi, G.M.,1996. Seismic Design and Retrofit of Bridges. John Wiley & Sons., 686 pags.

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