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DiseDiseñño de puenteso de puentes

por estados l por estados líímitesmites

MMéétodo LRFDtodo LRFD

Capitulo de Estudiantes de la Universidad

Nacional de Ingeniería

Expositor : Ing. César Aranis – García Rosell

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TIPOS DE PUENTES TIPOS DE PUENTES

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EvoluciEvolucióón de las Especificaciones de Disen de las Especificaciones de Diseññoo

1934 : 1era Especificaci1934 : 1era Especificacióón AASHOn AASHO

EvoluciEvolucióón en las Especificacionesn en las Especificaciones Estandar Estandar AASHTOAASHTO

(SLD y LFD) y algunos documentos con inconsistencias(SLD y LFD) y algunos documentos con inconsistencias 1994 : Factor de Dise1994 : Factor de Diseñño por Resistencia y Carga (LRFD)o por Resistencia y Carga (LRFD)

1998 : 21998 : 2°°dada ediciedicióón del LRFDn del LRFD

2004 : 32004 : 3°°eraera ediciedicióón del LRFDn del LRFD



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Filosof Filosof íía de disea de diseñño para puenteso para puentes

carreteroscarreteros Tradicionalmente el dise Tradicionalmente el diseñño estructural deo estructural de

puentes seg puentes seg úún las normas estn las normas estáándaresndares AASHTO se ven AASHTO se veníía realizando con losa realizando con losmméétodos:todos:

1.1. ASD: dise ASD: diseñño por resistencia admisibleo por resistencia admisibleΣΣQiQi ≤≤ Re/FSRe/FS

QiQi = una combinaci= una combinacióón de cargasn de cargasRe = resistencia elRe = resistencia eláásticastica

FS = factor de seguridadFS = factor de seguridad

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2.2. LFD: DiseLFD: Diseñño por factores de cargao por factores de carga

ΣγΣγiQiiQi ≤≤ ØØR R

γγiQiiQi = combinaci= combinacióón de cargas factorizadasn de cargas factorizadas

R = resistenciaR = resistenciaØØ = factor de reducci= factor de reduccióón de resistencian de resistencia



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Diseño por Carga de Servicio:

Efecto Nominal de la Carga, FS

R

Q

n

n ≤

Diseño de Carga por Servicio (SLD)

( ) ( )

( ) ( ) y Lt Dt

y Lt Dt

F f f

ó F f f

≤+

≤+

82.182.1

,55.0



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ECUACIONES DE DISEÑO LFD

Capacidad R

aresistencide factor

Factor requeridaCapacidad Q

acde factor

donde

RQ

n

ii

i

nii

=

=

=

=

≤∑

φ

φ

γ

γ

φ γ

_ _

)( _

arg _ _

:

Diseño por Factores de Carga( ) ( )

( ) ( ) y Lt Dt

y Lt Dt

F f f

ó

F f f

φ

φ

≤+

≤+

17.23.1

3/50.13.1

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DISEÑO Y VIDA DE SERVICIO PARA LAS

ESPECIFICACIONES ESTANDAR

• La vida de diseño es 50 años

• La vida de servicio puede ser menor a 50 años

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En la actualidad el manual de diseEn la actualidad el manual de diseñño de puentes delo de puentes del

MTC considera el mMTC considera el méétodo de disetodo de diseñño por estados lo por estados líímitesmitesdenominado LRFD (Loaddenominado LRFD (Load andand ResistanceResistance FactorFactor

DesignDesign ) )

ΣΣŋŋiiγγiQiiQi ≤≤ ØØRnRn=Rr=Rr

γγi = factores de cargai = factores de carga ≥≥ 11

ØØ = factor de resistencia= factor de resistencia ≤≤ 11 QiQi = efecto nominal de las cargas= efecto nominal de las cargas

RnRn = resistencia nominal= resistencia nominal

RrRr = resistencia factorizada= resistencia factorizada

ŋŋii == modificadormodificador dede cargacarga

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Φ=λΣγixi/(Q+β√σ2R+σ2

Q)

β = 2.0, corresponde a 2.7/97.3β = 3.5, corresponde a 2/10000, valor objetivo de AASHTO

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INNOVACIONES DEL LRFD

• Vida de diseño mayor (75 años)

• Se permite el uso de materiales de alta performance (>75 años)

• Consistencia entre los factores de confiabilidad y seguridad para todos los puntos

•Modelos mas realistas de carga viva y factores de distribución

•El estado del arte en cuanto a provisiones y procedimiento de diseño

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ESTADOS LIMITESESTADOS LIMITES

Los estados lLos estados líímites se establecen para definirmites se establecen para definirgrupos de eventos o circunstancias que puedengrupos de eventos o circunstancias que pueden

causar que un elemento de la estructura o lacausar que un elemento de la estructura o laestructura se convierta en inservible desde elestructura se convierta en inservible desde elpunto de vista de su funcipunto de vista de su funcióón original.n original.

Las especificaciones LRFD contemplan cuatroLas especificaciones LRFD contemplan cuatro(4) estados l(4) estados líímites: estados lmites: estados líímites de servicio, demites de servicio, de

fatiga y fractura, de resistencia y de eventosfatiga y fractura, de resistencia y de eventosextremos.extremos.

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El estado lEl estado líímite de servicio trata las restriccionesmite de servicio trata las restricciones

en los esfuerzos, deformaciones y ancho deen los esfuerzos, deformaciones y ancho de

fisuras bajo condiciones regulares de servicio.fisuras bajo condiciones regulares de servicio.

El estado lEl estado líímite de fatiga y fractura trata lasmite de fatiga y fractura trata lasrestricciones al rango de esfuerzos bajorestricciones al rango de esfuerzos bajo

condiciones regulares de servicio que reflejan elcondiciones regulares de servicio que reflejan elnnúúmero de rangos de servicio esperados durantemero de rangos de servicio esperados durante

la vidala vida úútil de la estructura.til de la estructura.

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Los estados lLos estados líímites de resistencia se entiendenmites de resistencia se entiendenpara asegurar la resistencia y estabilidad tantopara asegurar la resistencia y estabilidad tantolocal como global, se establecen para que lalocal como global, se establecen para que la

estructura resista la combinaciestructura resista la combinacióón de cargasn de cargasestadestadíísticamente significativa que el puentesticamente significativa que el puentepuede esperar durante su vidapuede esperar durante su vida úútil.til.

El estado lEl estado líímite de eventos extremos se entiendemite de eventos extremos se entiendepara asegurar lapara asegurar la sobrevivenciasobrevivencia estructural delestructural del

puente durante un sismo severo o una avenidapuente durante un sismo severo o una avenidaextraordinaria.extraordinaria.

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Mayor exactitud con el modelo de Carga Viva – HL-93 = LRFD

• Camión de Diseño

ó

+

• Tandem de Diseño

Para 25 kips de carga axial espaciados a 4 pies.

Superponiendo sobre:

•Diseño con el carril de carga 0.64 KLF,

carga uniformemente distribuida

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LRFD=

Mayor desarrollo en

la distribución de

cargas vivas

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Factores de Distribución de Cargas Vivas

Momento negativo en vigas interiores

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Mu=ØAsf y(d-a/2) ≥ ŋ[1.25MDC+1.50MDW+1.75MLL+IM]

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EJEMPLOS APLICATIVOSEJEMPLOS APLICATIVOS

Se presenta un cSe presenta un cáálculo preliminar comparativolculo preliminar comparativo

(m(méétodos ASD, LFD y LRFD) del refuerzo portodos ASD, LFD y LRFD) del refuerzo por

flexiflexióón en un puente de concreto armado,n en un puente de concreto armado,

secciseccióón transversal de vigasn transversal de vigas ““ T T”” (2 carriles de(2 carriles de3.60 + 2 veredas de 0.60 m), luz de 18.00 m.3.60 + 2 veredas de 0.60 m), luz de 18.00 m.

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