Comparación Normas Asshto y Covenin Para Puentes
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RUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACLTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL.
ANALISIS COMPARATIVO ENTRE LAS NORMAS AASHTO – ASD/LFD Y
COVENIN 614-87 PARA EL DISEÑO DE VIGAS EN PUENTES ISOSTATICOS
NUZZO CABEZAS LUIS AMALIO
MARACAIBO, ENERO, 2006.
DERECHOS RESERVADOS
RUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACLTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL.
ANALISIS COMPARATIVO ENTRE LAS NORMAS AASHTO – ASD/LFD Y
COVENIN 614-87 PARA EL DISEÑO DE VIGAS EN PUENTES ISOSTATICOS
NUZZO CABEZAS LUIS AMALIO
C.I.: 14.600.377
MARACAIBO, ENERO, 2006.
DERECHOS RESERVADOS
RUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA
FACLTAD DE INGENIERIA
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL.
ANALISIS COMPARATIVO ENTRE LAS NORMAS AASHTO – ASD/LFD Y
COVENIN 614-87 PARA EL DISEÑO DE VIGAS EN PUENTES ISOSTATICOS
Tutor: Ing. Sebastián Delgado.
MARACAIBO, ENERO, 2006.
DERECHOS RESERVADOS
Dedicatoria
DEDICATORIA
Dedico este triunfo a Dios y San Miguel Arcángel, por darme la dicha de
tener a los mejores padres y poner en mi camino seres tan maravillosos
como mis hermanos: Libia y Gianni, ellos con su ejemplo, constancia y
dedicación hicieron posible que este sueño hoy sea realidad. Mi triunfo
también les pertenece, los adoro.
A mis Abuelos en especial a mi abuelita Lourdes, quien es un ángel que
me guía y cuida desde el cielo. Bendición.
A Martha, quien llego a mi vida en el momento justo para llenarla de amor
y esperanza. Te amo.
A Fabiana (Fli Fli), que con su ternura y dulzura me estimula en todo
momento para seguir adelante. Te quiero y que Dios te bendiga.
A mi amiga Jeri, por brindarme su apoyo en todo momento. Gracias
A Valeria y Omaider, por ser mis amigas incondicionales. Gracias.
A mis tías, tíos, primas primos, amigos y todos aquellos que de una u otra
manera me apoyaron y compartieron conmigo gratos momentos, que Dios
les bendiga.
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DERECHOS RESERVADOS
Agradecimiento
AGRADECIMIENTO
A Dios por estar siempre a mi lado.
A mis Padres, por su apoyo incondicional.
Al Ing. Sebastián Delgado, por brindarme su apoyo y experiencia.
A la Prof. Betilia, por transmitirme sus conocimientos metodológicos.
A Jhayns, Richard, Leandro, por la ayuda prestada.
A la Prof. Nancy y Anita, por su colaboración.
A la Universidad Rafael Urdaneta, por ser la casa de estudios que me formo.
A todos aquellos que de una u otra manera me brindaron su ayuda.
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DERECHOS RESERVADOS
Resumen
RESUMEN
NUZZO CABEZAS LUIS AMALIO. “ANALISIS COMPARATIVO ENTRE LAS NORMAS AASHTO – ASD/LFD Y COVENIN 614-87 PARA EL DISEÑO DE VIGAS EN PUENTES ISOSTATICOS”. Trabajo Especial de Grado para optar al Titulo de Ingeniero Civil, Maracaibo, Universidad Rafael Urdaneta, Facultad de Ingeniería. Enero 2.006.
Esta investigación tiene como objetivo principal analizar comparativamente las Normas AASHTO – ASD/LFD Y COVENIN 614 – 87 para la obtención de los diagramas envolventes de momento y cortante para el diseño de vigas en puentes isostáticos. La investigación se fundamento en una comparación entre las Normas AASHTO – ASD/LFD y COVENIN 614-87 para el diseño de vigas en puentes Isostáticos donde se contrastan las representaciones graficas de las diferentes solicitaciones máximas de los vehículos tipos de cada Norma y de esta manera hacer una revisión general de las mismas. Como conclusión de este trabajo se determinó que al obtener los diagramas de las envolventes máximas con los vehículos tipo de cada Norma ninguna de los modelos de carga viva de los elementos analizados, cubre satisfactoriamente la realidad de las cargas que transportan los vehículos pesados que circulan por la carretera venezolana. Planteándose de esta manera una propuesta para elaborar una carga virtual que represente la sobrecarga verdadera.
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DERECHOS RESERVADOS
Índice General
INDICE GENERAL
Resumen…………………………………………………………………………………v
Dedicatoria……………………………………………………………………………….vii
Agradecimiento………………………………………………………………………… ix
Índice general…………………………………………………………………………….xi
Introducción………………………………………… …………………………………..15
CAPITULO I. EL PROBLEMA 1.- Planteamiento y Formulación del Problema……………………………………19 2.- Objetivos de la Investigación……………………………………………………..22 - Objetivo General…………………………………………………………………..22 - Objetivos Específicos……………………………………………………………..22 3.- Delimitación de la Investigación………………………………………………….23 - Espacial……………………………………………………………………………….23 - Temporal………………………………………………………………………………23 4.- Justificación e importancia de la investigación………………………………....23
CAPITULO II. MARCO TEORICO 1.- Antecedentes…………………………………………………………………….....28 2.- Fundamentación Teórica…………………………………………………………..31 3.- Definición de Términos Básicos…………………………………………………..66 4.- Sistema de variables e indicadores………………………………………………70 5.- Definición Operacional de las Variables……………………………………..…..71
xi
DERECHOS RESERVADOS
Índice General
CAPITULO III. MARCO METODOLOGICO 1.- Tipo de Investigación………………………………………………………………74 2.- Población y Muestra………………………………………………………………..76 3.- Técnicas de Recopilación de Información……………………………………….78 4.- Metodología a utilizar………………………………………………………………79
CAPITULO IV. ANALISIS E INTERPRETACION DE RESULTADOS 1.- Análisis de los Resultados…………………………………………………………82 2.- Tablas y Graficas……………………………………………………………………86 Tabla N° 1………………………………………………………………………….86 Tabla N° 2………………………………………………………………………….87 Tabla N° 3………………………………………………………………………….88 Tabla N° 4………………………………………………………………………….89 Tabla N° 5………………………………………………………………………….90
Tabla N° 6………………………………………………………………………….91 Tabla N° 7………………………………………………………………………….92
Tabla N° 8………………………………………………………………………….93 Tabla N° 9………………………………………………………………………….94 Tabla N° 10………………………………………………………………………...95 Tabla N° 11………………………………………………………………………...96 Tabla N° 12………………………………………………………………………...97 Gráfica N° 1………………………………………………………………………..98 Gráfica N° 2……………………………………………………………………......99 Gráfica N° 3………………………………………………………………..……..100 Gráfica N° 4……………………………………………………………………….101 Gráfica N° 5……………………………………………………………………….102 Gráfica N° 6……………………………………………………………………….103 Gráfica N° 7……………………………………………………………………….104 Gráfica N° 8……………………………………………………………………….105 Gráfica N° 9……………………………………………………………………….106 Gráfica N° 10…………………………………………………………………......107 Gráfica N° 11………………………………………………………………….….108 Gráfica N° 12………………………………………………………………….….109
xii
DERECHOS RESERVADOS
Índice General
Conclusión………………………………………………………………….……….…..111
Recomendaciones………………………………………………………………….….114
Bibliografía……………………………………………………………………..………..116
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DERECHOS RESERVADOS
Introducción
INTRODUCCION
Los puentes son tan antiguos como la civilización misma, desde el momento
que alguien cruzó el tronco de árbol para cruzar una zanja o un río empezó su
historia. A lo largo de la misma ha habido realizaciones de todas las civilizaciones,
pero los Romanos fueron los grandes ingenieros históricos, no habiéndose
superado su técnica y realizaciones hasta los últimos dos siglos. Los puentes de
Alcántara, Mérida, Córdoba o el Acueducto de Segovia son solamente algunas
muestras de su arte e ingeniería que ha llegado hasta nuestros días.
La aparición de nuevos materiales de construcción, principalmente el acero, dio
paso a un replanteamiento de la situación. La teoría de estructuras elaboró los
modelos de cálculo para la comprobación de los diseños cada vez más atrevidos
de los ingenieros, como arcos y armaduras para salvar grandes claros.
Posteriormente se han implementado nuevas prácticas que contribuyen en el
perfeccionamiento de los puentes cada vez más grandes, de diseños más
elaborados y con técnicas de construcción cada vez más desarrolladas y
avanzadas.
Básicamente el diseño de puentes debe basarse en métodos de resistencia y
en el comportamiento para diferentes tipos de vehículos que por el van a transitar.
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Introducción
En Venezuela el estudio detallado de estas superestructuras se rige por las
especificaciones publicadas por la American Association Of State Highway and
Transportation Officials (AASTHO)
Basado en lo anteriormente expuesto, surge la elaboración de este Trabajo
Especial de Grado, donde se realiza un análisis comparativo entre las Normas
AASHTO – ASD/LFD y COVENIN 614-87 para el diseño de vigas en puentes
Isostáticos donde se contrastan las representaciones graficas de las diferentes
solicitaciones máximas de los vehículos tipos de cada Norma y de esta manera
hacer una revisión general de las mismas.
Expuesto de esta manera el presente trabajo se divide en cuatro capítulos:
El Capitulo I, se refiere al planteamiento y formulación del problema, objetivos
de la investigación que comprende el general y los específicos así como también
su delimitación tanto espacial como temporal y la justificación e importancia de la
misma.
El Capitulo II, se refiere al Marco Teórico, en el cual se presentan los
antecedentes de estudios realizados, fundamentación teórica, definición de
términos básicos, sistema de variables e indicadores y definición operacional de
las variables
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Introducción
El Capitulo III, esta referido al Marco Metodológico, en el cual se refleja todos
los procedimientos realizados para la elaboración del proyecto.
El Capitulo IV, presenta el análisis de los resultados obtenidos, que incluyen las
comparaciones entre las envolventes obtenidas a partir de la aplicación de las
Normas en estudio.
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El Problema
CAPITULO I
1. PLANTEAMIENTO Y FORMULACION DEL PROBLEMA
Los puentes son, generalmente, obras complejas para cuyo proyecto
completo es necesario establecer, en primer lugar, sus condiciones básicas
de diseño, que deben incluir, además de las consideraciones estructurales,
condiciones estéticas, ambientales, normas, exigencias de uso y métodos
constructivos. Estos datos se fundamentan usualmente en las Normas de
Proyectos vigentes para una región determinada.
En la mayor parte de los países, existen reglamentos o disposiciones que
regulan las dimensiones de vehículos, o trenes de vehículos, de transito por
el puente y fijan limites a las cargas permisibles, a fin de facilitar las labores
de proyecto, se adoptan para el calculo trenes de cargas normales,
compuesto de varias características determinadas, escogidas de tal manera
que su efecto sobre la estructura represente, o se acerque, al efecto que en
ella produce la combinación más desfavorable de los vehículos mayores, que
es probable que utilice el puente.
A tal fin se ha realizado estudios estadísticos en Europa y Norte América,
que permitieron establecer la magnitud y disposición de las cargas rodantes
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DERECHOS RESERVADOS
El Problema
que deben formar el tren de cargas normales, los cuales difieren de un país a
otro de acuerdo con las Normas de Proyecto Vigentes, pero se ha
generalizado el empleo de las sobrecargas establecidas por la AASTHO.
En el caso especifico de los Estados Unidos, la mayor parte de los
puentes para carreteras, se diseñan de acuerdo con los requisitos de la
American Association Of State Highway and Transportation Officials
(Especificación AASHTO). Sus especificaciones incluyen disposiciones que
controlan las cargas y su distribución, al igual que disposiciones detalladas
que se relacionan con el diseño y la construcción.
Según la especificación AASHTO, el diseño de puentes debe basarse en
métodos de resistencia y en el comportamiento de los diferentes tipos de
vehículos que por el van a transitar.
Sin embargo el transito de camiones con sobrecarga y con las mas
condición conciente de estar fuera de norma en cuanto al sobrepeso, hace
determinar y analizar cual es la influencia de vehículos de mayor capacidad y
cargas mayores sobre los puentes a diseñar.
En Venezuela no existen normas publicadas sobre el estudio detallado de
estas superestructuras y por tanto, para los proyectos de puente sirve de
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El Problema
guía solamente los criterios seguidos por la División de Estudios y Proyectos
del Ministerio de Obras Publicas, la cual se rige por las especificaciones
publicadas por la (American Association Of State Highway and
Transportation Officials, AASHTO), comparandolas, a su vez, con las
disposiciones de otras normas extranjeras acreditadas, tales como El
Reglamento Alemán (Normas DIN) y las disposiciones del Bureau Of Public
Roads.
Se prevé que en las carreteras Venezolanas pasan camiones cuya
capacidad supera lo establecido en la Norma COVENIN 614-87 ya que no
existe una carga virtual que represente la sobrecarga verdadera.
A falta de una Norma Oficial Venezolana siguiendo la practica usual del
Ministerio de Transporte y Comunicaciones, surge la idea de realizar un
análisis comparativo entre las Normas AASTHO-ASD/LFD y COVENIN 614-
87 para el diseño de vigas en puentes isostáticos basado en la ausencia de
graficas para la obtención de secciones optimas se procede hacer la
realización del estudio en este Trabajo Especial de Grado.
De realizarse este estudio no podrá determinarse si las condiciones que
se plantan actualmente en el diseño de puentes en Venezuela son
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El Problema
adecuadas a la realidad de los vehículos y camiones que transitan por las
carreteras de dicho país.
2. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN
OBJETIVO GENERAL
Analizar comparativamente las Normas AASHTO – ASD/ LFD y COVENIN
614-87 para la obtención de los diagramas envolventes de momento y
cortante en puentes Isostáticos.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
1.- Disponer de un número de casos de estudio de puentes isostáticos con
luces de (15, 20, 25, 30, 35, 40 Y 45) metros con separaciones de 1.75, 2.00,
2.25, 2.50, 2.75 y 3.00) metros.
2.- Aplicar las prescripciones de carga viva establecidas por AASHTO –
ASD/LFD para la determinación de valores máximo de momento y corte.
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El Problema
3.- Utilizar el sofware comercial STAAD-PRO 2003 para la aplicación de la
carga viva correspondiente a los vehículos de la norma COVENIN 614-87.
4.- Realizar comparaciones entre los diagramas envolventes obtenidos a
partir de la aplicación de ambas normas estableciendo la relación entre
ambos requerimientos.
3. DELIMITACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN
Espacial
Este estudio se enfocó hacia un análisis comparativo entre las Normas
AASHTO-ASD/LFD y COVENIN 614-87 para el diseño de puentes
Isostáticos, específicamente en Venezuela.
Temporal
Temporalmente, la investigación se realizó en el lapso comprendido entre
el mes de Septiembre de 2004 hasta Diciembre 2005.
4. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA DE LA INVESTIGACIÓN
La infraestructura de un país y su desarrollo constituyen la plataforma más
importante para su crecimiento económico. En este contexto la
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El Problema
infraestructura que permite la comunicación por vía terrestre, se ha
convertido en un elemento de gran trascendencia de integración nacional, al
permitir el desplazamiento de su población a lo largo del territorio nacional y
al poner en contacto a productores, distribuidores y consumidores para hacer
realidad la actividad económica.
Numerosos puentes de la red nacional de carreteras presentan daños
importantes, como consecuencia del crecimiento desmesurado de las cargas
y de la acción agresiva de los agentes naturales.
Por lo que se refiere a las cargas actuantes, el desarrollo tecnológico ha
propiciado la aparición de vehículos cada vez mas pesados en respuesta a la
demanda de los transportistas que encuentran más lucrativa la operación de
vehículos de mayor peso y, por otra parte, el desarrollo económico se ha
reflejado en un notable incremento. Una gran parte de nuestros puentes
fueron calculados para la carga AASHTO H-15 con un peso total de 13.6
Ton., en tanto que el camión T3-S3, autorizado por el reglamento de
operación de caminos, tiene un peso legal de 47 Ton. y, frecuentemente, un
peso ilegal de 75 Ton. Esta situación explica los daños en las estructuras de
pavimentos y puentes, causados por el aumento de las solicitaciones
mecánicas al aumentar el peso de las cargas actuantes y por la disminución
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El Problema
de resistencia por efecto de la fatiga estructural ocasionada por el efecto de
frecuencia en la aplicación de esas cargas.
Aun cuando por su longitud, los puentes representan una porción pequeña
de la red, constituyen eslabones vitales que garantizan la continuidad del
funcionamiento de toda la red. Su colapso ocasiona, frecuentemente,
pérdidas de vidas y cuantiosas pérdidas económicas, tanto por la obra
destruida como por la interrupción o demora de la operación.
A tales razones, es evidente la necesidad de analizar el estado de los
puentes, utilizando cargas actualizadas de revisión y diseño, implantar
sistemas de inspección, mantenimiento y rehabilitación generando criterios
de diseño para los que se construyan en un futuro en Venezuela.
Con el propósito de proporcionar al profesional involucrado una
herramienta básica de trabajo y un patrón a seguir para el diseño de puentes
en Venezuela fundamentada en toda la normativa técnica existente se realiza
un análisis comparativo entre las Normas AASHTO – ASD/LFD y COVENIN
614-87 para el diseño de Puentes Isostáticos
Esta investigación representa un paso importante dentro del área de la
ingeniería a fin de generar resultados y recomendaciones sobre cargas
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El Problema
vivas, útiles para que en el futuro se elabore un reglamento Venezolano para
análisis y diseño estructural de puentes.
Tomando en cuenta la necesidad de las universidades de contribuir con el
desarrollo regional en los contextos donde se encuentra inmersa, este
estudio representa para la Escuela de Ingeniería Civil de la Universidad
Rafael Urdaneta, la posibilidad de realizar un aporte al sector de la
construcción en materia de análisis y control de diseño de puentes.
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Marco Teórico
CAPITULO II
MARCO TEÓRICO
A continuación se presenta los antecedentes que integran el
compendio metodológico que esgrimió el sustento necesario y la
orientación básica para el desarrollo de la presente investigación.
1.- ANTECEDENTES
Rascón (1999), publico los resultados obtenidos del análisis
comparativo de reglamentos para el diseño de puentes, con el fin de
comparar los momentos flexionantes y las fuerzas cortantes más grandes
obtenidos en esta investigación con base en las muestras, con los que
resultan de aplicar los modelos de cargas vivas que se establecen que
norman las cargas vivas vehiculares de diseño de puentes entre varios
países. La comparación se realizó al modelo HL-94 correspondiente al
nuevo reglamento de la ASSHTO, el ODBC al canadiense de Notario y el
EUROCÓDIGO al que rige en la Comunidad Europea. La muestra estuvo
identificada a las correspondientes envolventes de los mas grandes
calculados con datos de todos los vehículos que integran las muestras de
1993 y 1996.
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DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
Al igual que la investigación a desarrollar, este trabajo no incluyen los
factores de carga.
En cuanto a los resultados obtenidos en la investigación anteriormente
mencionada, se concluye que ninguno de los modelos de cargas vivas de
los tres reglamentos analizados, cubre satisfactoriamente la realidad de
las cargas que transportan los vehículos pesados que circulan por la red
nacional de carreteras (México), por lo cual no es aconsejable su
aplicación y es muy importante que se genere un modelo de cargas vivas
vehiculares que si lo haga. La formulación del mismo es el objetivo
principal de este trabajo de investigación y constituye una propuesta para
que se considere como norma o, al menos, como recomendación para
que se utilice en México.
Esta investigación aporta las pautas básicas a seguir en desarrollo de
la presente investigación, ya que determina un análisis comparativo entre
diferentes Normas.
En otro orden de ideas, el Prof. Sebastián Delgado (Msc) de la
Universidad del Zulia (2004) presento una ponencia en el III Congreso
Nacional de Ingeniería Civil en la ciudad de Managua, Nicaragua que
tenía por nombre: “Comparación entre las Normas AASHTO ASD-LFD y
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Marco Teórico
LRFD para el diseño de puentes”. En sus conclusiones este determinó las
siguientes condiciones obtenidas:
Materia
El uso de la Norma LRFD reviste mayor complejidad
Ambas Normas proponen cagas vivas inferiores a los excesos de
carga de nuestras carreteras
Ambas Normas presentan procedimientos similares, pero
conceptualmente tienen fundamentos diferentes.
Igualmente, Gil, Vargas y Rivero (2006) presentaron una tesis
titulada “Análisis comparativo entre la norma AASHTO Estándar y la
AASHTO LRFD en el diseño de vigas pretensadas para puentes”.
Debido que las vigas estudiadas en esta investigación no eran del
tipo isostática, fue necesario calcular y diseñar las secciones de vigas
adecuadas para la comparación de las dos Normas. Utilizando siete (7)
tipos de de vigas: para cada luz de 15, 20, 25, 30, 35, 40 y 45 se utilizaron
vigas de tipo II, tipo 115/120, tipo 133/140, Cagua 160, Cagua 180, Cagua
200 y Cagua 200/220 respectivamente, estas vigas fueron utilizadas en la
presente investigación para determinar los pesos muertos, tratando de
ofrecer los datos más adaptados con la realidad, aún no se estuviera
controlando secciones de vigas adecuadas en el caso de diseño de
puentes isostaticos.
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Marco Teórico
2.- FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA.
A continuación se presenta el marco teórico referenciado al tema
de investigación de la problemática planteada.
2.1.- PUENTES
Definición: Un puente es una obra que se construye para salvar un
obstáculo, dando así continuidad a una vía. La carga de servicio es
siempre una carga móvil (Herrera, 2004).
El obstáculo puede ser otra vía ya sea carreteable o férrea, una
corriente de agua o una depresión del terreno, o un vacío cualquiera.
2.2.1.- CLASIFICACIÓN
Según Herrera (2004), los puentes se pueden clasificar según:
a) Según su utilidad: En puentes peatonales, puentes para carreteras,
puentes para vías férreas, puentes para paso de tuberías y puentes
grúas.
b) Según el material de que sean hechos: En puentes de madera,
puentes de concreto, ya sea reforzado o preesforzado, en puentes
metálicos y puentes mixtos.
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Marco Teórico
c) Según la localización de la calzada: En puentes de calzada o paso
superior, puentes de calzada o paso intermedio y en puentes de calzada o
paso inferior.
d) Según el tipo de estructura, se clasifican principalmente en:
Puentes de luz simple (una sola luz simplemente apoyada), que
puede ser de placa maciza o de placa y vigas (Viga T o sección
compuesta).
Puentes de contrapeso, voladizo y luz central apoyada.
Puentes de varias luces, ya sea de vigas simples o de vigas
continuas.
Puentes de viga continua, voladizo y luz central apoyada.
Puentes de estructura aporticada (articulada o empotrada).
Puentes en arco ya sea empotrado o articulado.
Puentes colgantes, que pueden tener o no viga de rigidez.
(Aquellos que no tienen viga de rigidez se utilizan para pasos
provisionales).
Y Puentes levadizos.
Para el estudio, diseño y construcción de los puentes, se conocen las
especificaciones “Standard Specifications for Highway Bridges” de la
American Association of state Highway and transportation Officials, Inc.
(AASHTO); las de la “American Railway Engineering Association” (AREA);
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Marco Teórico
el reglamento Alemán (normas DIN) y las disposiciones del Bureau of
Publics Roads.
2.2.2.- ANCHO DE LA CALZADA Y DE LOS ANDENES
El ancho de la calzada, es el ancho libre medido normalmente al eje
longitudinal del puente, entre bordes inferiores de los bordillos
(guardarruedas) o andenes. Para los casos en que no se construyan los
bordillos o los andenes, la medida se toma entre las caras interiores de
las barandas. El ancho del andén, se mide normalmente al eje longitudinal
del puente, entre su borde exterior y el borde interior más bajo (Herrera,
2004).
Las vías para transito automotor están compuestas de 2,3 o 4
trochas para transito, a las cuales se agregan en algunos casos una o
más trochas para estacionamiento.
El ancho de trocha ha sido universalmente adoptado en 3,05 mts.,
(10ft), para transito carretero de baja velocidad, en tanto que para las vías
de alta velocidad se ha establecido un ancho no menor de 3,60 mts. (2ft),
el cual, para los casos de transito rápido y pesado, es necesario elevar
hasta 4,50 mts. (15ft).
A las trochas para estacionamiento se les da un ancho de 2,40 mts.
(8ft), para transito general, ancho que puede aumentarse hasta 3,05 mts.
(10ft), cuando se espera un alto porcentaje de trafico pesado.
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DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
Tomando en cuenta que la composición usual de la sección transversal
de la carretera contempla al menos dos trochas de transito, se han
establecido los valores del ancho total mínimo que debe tener una
estructura, e cual según la AASHTO es de 8,55 mts. mayor que el ancho
de esa calzada. Para el tráfico rápido y pesado, este valor debe
incrementarse hasta un mínimo de 10 mts (Arnal, 2000).
2.2.3.- ESPACIO LIBRE
Se entiende por espacio libre, al ancho libre y a la altura libre,
necesarios para la circulación de los vehículos, personas, etc., sin que se
tenga ninguna restricción en la circulación. Este espacio libre es lo que
constituye el GALIBO de las estructuras (Herrera, 2004).
El ancho total libre de la vía depende de la conformación de la sección
transversal, la cual consta de los siguientes elementos:
a) Ancho de vía: El ancho de una vía de circulación para vehículos
automotores debe ser mínimo de 3.05 m. (para carreteras de baja
velocidad o de penetración) y preferencialmente de 3.65 m. para
velocidades normales.
La norma (según Herrera, 2004) establece que se debe adicionar 3.65
m., por cada vía adicional. Así:
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Marco Teórico
Ancho para una vía 3.05 m. Preferiblemente 3.65 m.
Ancho para dos vías 6.70 m. Preferiblemente 7.30 m.
Ancho para tres vías 10.35 m. Preferiblemente 10.95 m.
b) Bermas: La berma es una zona de seguridad. En las estructuras
debe conservarse esta zona, no sólo como seguridad para los vehículos
accidentados, sino también con el objeto de evitar la posible disminución
de la velocidad de circulación, ocasionada por ilusión óptica del
conductor. Este ancho de berma a cada lado de la vía, debe conservarse
en lo posible igual al de la selección transversal de la carretera, o dejarla
como mínimo de .90 m. En caso de vías más anchas a 3.65 m., 7.30 m.,
10.95m., etc., o cuando se construyen andenes, se puede reducir a .60 m
(Herrera, 2004).
c) Andenes o bordillos: La AASHTO especifica un ancho máximo de
bordillo (guardarruedas) de .225 m., y una altura mínima de .20 m., y de
.25 m., como máximo. El Ministerio de Obras Públicas y transporte ha
adoptado como dimensiones: ancho de .35 m., y altura de .25 m. Cuando
el bordillo tiene .45 m., de ancho, que sirve para el tránsito ocasional de
peatones, se denomina bordillo o guardarruedas de seguridad. El ancho
de andén debe ser .60 m., mínimo. Como norma general, estos datos
deben ser confrontados con los requeridos y exigidos por la entidad, de
acuerdo al proyecto a realizar (Herrera, 2004).
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Marco Teórico
Para los hombrillos se admite en la estructura, cuando su longitud
excede de 15 mts., una reducción apreciada, con relación a los anchos
establecidos para el resto de la carretera, utilizándose un hombrillo o zona
de seguridad de 0,90 mts. A cada lado de la vía, margen que se puede
reducir hasta 0,60 mts., en los casos en que la trochas de transito sean
más anchas de 3,60 mts., o cuando el puente este provisto de aceras
(Arnal, 2000).
Las aceras destinadas al transito de peatones se utilizan en los
puentes urbanos, a cuyo efecto se las dimensiona con anchos múltiplos
de 0,60 mts., y en todo caso no menores de 1,20 mts.
Los burladeros se disponen en los puentes carreteros que no llevan
aceras, para prever el paso ocasional de peatones y su ancho no debe
ser menor de 0,45 mts (Arnal, 2000).
d) La altura libre, no debe ser menor de 4.27 m., en zonas rurales y
para zonas urbanas se recomienda que sea de 4.88 m (Herrera, 2004).
La altura libre o gálibo que debe existir entre el nivel de aguas
máximas y el borde inferior de la superestructura debe ser como mínimo
de 2.0 m. Esta dimensión deberá incrementarse en zonas donde la
corriente puede arrastrar árboles de gran tamaño, con el objeto de dar
espacio suficiente para su paso sin que perjudique la estabilidad de la
estructura o cuando se tiene un canal navegable.
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Marco Teórico
2.2.4.- BARANDAS
Los puentes deben estar provistos de barandas, para protección y
seguridad de los usuarios. Deben considerarse estéticamente para lograr
proporción entre sus diferentes elementos y armonía en el conjunto de la
estructura, ala vez que ofrezcan resistencia y seguridad. La altura mínima
de la baranda para andén es de 1.07 m., y para el caso de protección
para el transito de bicicletas de 1.37 m (Herrera, 2004).
2.3.- CARGAS EN PUENTES.
Para el diseño de puentes deben considerarse las siguientes cargas y
fuerzas:
a) Cargas muertas,
b) Cargas vivas,
c) Impacto, o efecto dinámico y vibratorio de la carga viva.
d) Cargas de viento.
2.3.1.- CARGAS MUERTAS
Según las recomendaciones emitidas por el MTC (hoy Minfra) sobre los
parámetros a utilizar en los futuros proyectos de puentes en zonas de
apertura petrolera, se considerarán como cargas o pesos muertos,
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Marco Teórico
también conocidas cargas de permanentes del puente el peso propio de
la estructura más que cualquier otra carga sobrepuesta a la estructura
que pueda considerarse como fija y permanente durante la vida útil del
puente y las cuales deben ser incluidas en cualquier análisis. Estas
consisten en peso de la estructura (placa, vigas, andenes o bombillos,
barandas, etc.), la capa de rodadura y los ductos de servicios públicos
que puedan ser soportados por la estructura.
La capa de rodadura, (carpeta asfáltica), generalmente es de .05 m.
Cuando el puente se da al servicio sin la colocación de la carpeta
asfáltica, debe dejarse un espesor adicional a la placa de 0.007 m.,
mínimo, como capa de desgaste.
Dentro de esta categoría se tendrá la carpeta de rodamiento que
generalmente se coloca sobre la losa de concreto, el sobre-espesor de la
losa de concreto que se utiliza para dar las pendientes laterales ó
bombeos, las aceras, defensas, barandas y/o rodapiés de seguridad, los
sistemas de iluminación y señalamiento, finalmente todas los servicios
públicos que puedan ir apoyados o colocados en la estructura y los cuales
indudablemente incidirán como parte importante de las solicitaciones
totales.
Bajo algunas condiciones de luces y anchos de las estructuras, el peso
muerto produce esfuerzos mayores que los debidos a las cargas que
deben soportar el puente y por ello es conveniente siempre tratar de
reducir su magnitud al mínimo posible (Arnal, 2000).
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Marco Teórico
Para la determinación del peso muerto recomienda la AASHTO las
densidades siguientes (Arnal, 2000):
Acero 7.850 Kg/m3
Concreto 2.400 Kg/m3
Aluminio 2.800 Kg/m3
Tierra compactada 1.900 Kg/m3
Tierra suelta 1.600 Kg/m3
Carpeta asfáltica de 3 cms. 45 Kg/m2
2.3.2.- CARGAS VIVAS
Las cargas vivas son las correspondientes a las carga de servicio.
Corresponde entonces a la carga móvil de vehículos, trenes, peatones,
etc.
Los puentes deben estar diseñados en forma tal que sean capaces de
soportar las cargas de vehículos durante toda la vida de la estructura. El
incremento normativo actual del MTC de 20% deberá cambiarse a un
porcentaje mayor de 30% en previsión de las cargas extra-pesadas que
puedan ocurrir en la zona.
Los vehículos de diseño fueron establecidos por las normas de la
AASHTO en 1.944, sin embargo han sufrido modificaciones e
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Marco Teórico
incrementos, pudiendo resumirse las cargas actuales como se muestra en
las figuras a continuación.
La AASHTO ha estandarizado la carga para carreteras en cuatro
clases: H2O, H15, HS 20, y HS 15. Las cargas H15 y HS15 son el 75% de
las cargas H20 y HS 20 respectivamente.
La carga HSX corresponde a un camión de dos ejes. Se denomina por
la letra H seguida de un número que indica el peso en toneladas inglesas,
seguido de otro número que indica el año en que se adoptó la norma.
La carga HS corresponde a un vehículo tractor con un semitrailer
(vehículo de 3 variable, con el objeto de poder calcular los esfuerzos
máximos, tanto por flexión como por esfuerzo cortante. En vigas
continuas, esta separación debe tomarse de manera de producir el
máximo momento negativo en el apoyo.
2.3.2.1.- TIPOS DE CARGAS VIVAS
La división de Estructuras del Ministerio de Transporte y
Comunicaciones distingue cuatro tipos diferentes de cargas vivas:
1.- Camión HS-20-44
Adoptado a nivel nacional en Venezuela en el diseño de carreteras y
autopistas. Consiste en un camión de tres ejes como se indica en la figura
N° 1 con cargas de 3.634 y 14.528 Kg., con distancia variable entre los
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Marco Teórico
ejes traseros entre 4,27 y 9,15 mts, lo cual permite jugar con la
separación para obtener las solicitaciones más desfavorables. En puentes
isostáticos la separación mínima será la que produce máximos esfuerzos,
en puentes continuos, separaciones mayores pueden producir efectos
máximos.
En la práctica el camión HS20-44 es un HS20 al que se le ha añadido
un tercer eje transversal de iguales características al eje transversal más
pesado del HS20.
El HS20-44 es el camión de diseño de puentes para autopistas y
carreteras de primero, segundo y tercer orden, aunque ocasionalmente
pueden utilizarse camiones menos pesados para vías de comunicación
particulares. Así mismo, pueden existir trenes de carga más pesados en
instalaciones especiales como aeropuertos y puertos.
Generalmente el tren de cargas concentradas HS20-44 domina el
diseño de elementos estructurales con distancias entre apoyos pequeñas
y moderadas (en vigas y losas longitudinales hasta aproximadamente 35
m de luz), mientras que para grandes luces son las cargas distribuidas
equivalentes las que definen el diseño de los elementos que vencen tales
luces.
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Marco Teórico
Figura No. 1. Vehiculo H20-S16-44
Fuente: Delgado (2004)
2.- Carga Alternativa
Consiste en dos ejes con carga del 75% la del eje H-20, o sea, de
10.896 kgs. Con una separación de 1,22 mts entre ejes. Es mandatario la
verificación de las estructuras con esta carga y su intención fue para el
paso de vehículos militares.
3.- Sobrecarga Equivalente de Trocha
Antes de la introducción de las Normas de 1.944, se corría un tren de
cargas que consistía en un camión H-20 (2 ejes) antecedido y precedido
por camiones H-15. A partir de la adopción de los camiones HS (3ejes) se
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Marco Teórico
estableció una sobrecarga equivalente en lugar del tren de cargas,
consiste en una carga uniformemente repartida de 953 kg/ml de trocha y
una carga concentrada que varía entre 8.172 kgs. Para momento y
11.804 kgs. Para corte.
Esta sobrecarga al poder ser segmentada permite colocarla en forma
tal que produzca los máximos esfuerzos, y hacer por lo tanto,
movimientos de cargas en estructuras continuas. Se considera que tanto
la carga uniforme como la concentrada están distribuidas en el ancho de
trocha de 3.05 mts.
4.- Cargas P
Además de las cargas normales antes mencionadas, se han
establecido en California las cargas P, para garantizar suficiente
capacidad de carga viva al transitar cargas poco usuales que requieran un
permiso especial.
Las cargas P consisten en una serie de ejes idealizados usados por el
Departamento de mantenimiento de Puentes. El vehículo tiene un eje
delantero de 11.804 kgs y hasta 6 ejes traseros tipo tandem de 21. 792
kgs. Según el número de ejes tandem se denominan P5, P7, P9, P11 y
P13.
Estas cargas fueron adoptadas porque las previstas por la AASHTO,
resultan en muchos casos en estructuras incapaces de soportar las
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Marco Teórico
cargas actuales y las que se anticipaban para el futuro en el Estado de
California.
En el proyecto del Viaducto Nº 1 de la Autopista Caracas – La Guaira,
se contempló una carga especial de diseño de un camión extra pesado de
60 Ton.
2.3.2.2.- SOBRECARGAS CONCENTRADAS
Las Sobrecargas Concentradas representan la acción de los vehículos,
o trenes de vehículos, de transito por el puente. Es evidente que los
vehículos que utilizan un puente carretero varían muchísimo en su forma,
dimensiones, peso total y repartición de la carga entre ruedas, pero
atendiendo a que existen, en la mayor parte de los países, reglamentos o
disposiciones que regulan las dimensiones de dichos vehículos y fija
limites a las cargas permisibles, a fin de facilitar las labores de proyecto,
se adoptan para el calculo trenes de cargas normales compuestos de
varias características determinadas, escogidas de tal manera que su
efecto sobre la estructura represente, o se acerque, al efecto que en ella
produce la combinación mas desfavorable de los vehículos mayores, que
es probable que utilicen el puente.
A tal fin se han realizado estudios estadísticos en Europa y Norte
América, que permitieron establecer la magnitud y disposición de las
cargas rodantes que deben formar el tren de cagas normales antes
44
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Marco Teórico
citados. Estos trenes de cargas normales, difieren de un país a otro de
acuerdo con las normas de proyecto vigentes, pero se ha generalizado
mucho el empleo de las sobrecargas establecidas por la AASHTO, que se
agrupan bajo las tres denominaciones siguientes: H10, H15 y H20,
seguida de un sufijo que define el año de la Norma, y las cuales vienen
definidas por el peso, en toneladas inglesas de 20.000 Lbs. de los
vehículos ideales que componen el tren, es importante acotar que estas
cargas representan la mitad del eje del camión.
Recientemente se ha extendido mucho el uso de remolques de
considerable capacidad, y para prever esta contingencia, ha adoptado la
AASHTO una nueva serie de sobrecargas denominadas HS 10, HS 15 y
HS 20.
La escogencia del tipo de sobrecarga que se utilizara en el proyecto,
dependerá de la importancia de la vía en el cual este ubicado el puente y
de la clase de vehículos cuyo transito se prevé. En todo caso, en la red de
carreteras nacionales no deben utilizarse trenes de carga inferiores al
H15.
En el proyecto se supone que cada tren de vehículos ocupa un atrocha
de transito y, por tanto, cada una de las trochas del puente debe
suponerse completamente llena, con el conjunto de vehículos que
contribuyen el tren, colocados en la posición mas desfavorable.
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Según las Normas AASHTO, cada tren de carga ocupa una trocha de
transito de 3.05 mts., de ancho. Por consiguiente, de acuerdo con el
ancho total de la vía, se supone que actúan sobre la estructura:
2, trochas para un ancho hasta de 9.15 mts. Entre brocales
3, trochas para un ancho hasta de 12.80 mts. entre brocales
4, trochas para un ancho hasta de 16.79 mts. entre brocales
5, trochas para un ancho hasta de 20.14 mts. entre brocales.
Cuando La composición de la vía incluye más de dos trochas de
transito, se reduce la probabilidad de que todas ellas estén ocupadas,
simultáneamente, por la combinación más desfavorable de vehiculo
usuales. Por ello, en esos casos, resulta admisible una reducción en la
magnitud de las sobrecargas móviles del cálculo.
Así, las Normas de la AASHTO aceptan una reducción del 10% en la
magnitud de las cargas, para los puentes de tres trochas y del 25% de
dicha magnitud, para los puentes de 4 o más trochas.
En Venezuela no existe ninguna disposición legal sobre las
sobrecargas del proyecto, para la División de Estudios y Proyectos de
Ministerio de Obras Publicas ha adoptado las sobrecargas normales,
especificadas por la AASHTO, y con ellas verifica todos los proyectos de
puentes. Como comparación de estos trenes de cargas normales, con las
cargas máximas permitidas en nuestras carreteras, se copia a
continuación un resumen del decreto reglamentario de 1.946 vigente
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Marco Teórico
sobre la materia, así como las modificaciones sugeridas a el por el
Colegio de Ingenieros de Venezuela y la Cámara Venezolana de la
Construcción, basados en los análisis de los tipos de camiones de uso
corriente en el país y de su efecto sobre las superestructuras.
Las cargas concentradas móviles se denominan también cargas
rodantes, dado que se originan generalmente por el desplazamiento de
vehículos sobre una estructura determinada. Generalmente estas cargas
rodantes se presentan formando pares de carga o trenes de carga,
constituido por una seria de ejes cuya distancia relativa se mantiene
constante.
Es evidente que existirá una posición de las cargas móviles, para la
cual el momento y las fuerzas cortantes que producen sobre determinada
sección, llegara a un valor máximo y también que, entre todas las
seccionas de la viga, habrá una para cual el momento o las fuerzas
cortantes tendrán el mayor valor numérico entre todas las secciones, es
decir, alcanzarán a sus maximorun.
Para el diseño de las vigas de puentes es necesario conocer el
maximorun de los momentos de las fuerzas cortantes, ya que estas
solicitaciones de carga serán determinantes de las dimensiones de la
sección.
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2.3.2.3.- REDUCCIÓN POR INTENSIDAD DE CARGA VIVA
Donde los esfuerzos máximos se producen en cualquier miembro
cargando simultáneamente varias trochas, la norma norteamericana
permite una reducción porcentual de la carga viva por la improbabilidad
de coincidencia de cargas máximas según los siguientes porcentajes:
Una o dos trochas………………100%
Tres trochas………………………90%
Cuatro o más trochas……………75%
Según el Reglamento de Notario, Canadá, los factores pueden
establecerse de la siguiente forma:
Una línea cargada…………..……1.00 Factor de presencia múltiple
Dos líneas cargadas…………….0.90 Factor de presencia múltiple
Tres líneas cargadas….………....0.80 Factor de presencia múltiple
Cuatro líneas cargadas………….0.70 Factor de presencia múltiple
Cinco líneas cargadas…............. 0.60 Factor de presencia múltiple
Seis o mas líneas cargadas…......0.80 Factor de presencia múltiple
En el caso de Venezuela, donde no existe prácticamente control de
tráfico, no deberá hacerse esta reducción por intensidad de carga viva, en
virtud de la anárquica utilización de los hombrillos como vía adicional de
tráfico
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2.3.2.3.- CARGAS EN ACERAS
Las aceras de los puentes urbanos se calculan siempre con la acción
de sobrecargas uniformemente repartidas, cutos valores fijan las diversas
especificaciones de cálculo y las cuales se suponen llenan todo el ancho
de la acera (Arnal, 2000).
Según las Normas de la AASHTO, para todo elemento cuya luz sea
menor de 7.50 mts., esta sobrecarga vale 415 Kg/m2 . A medida que
aumenta la luz, sé la puede reducir a partir de 30,00 mts. de luz, usando
una carga cuya expresión es:
W = 145 + 4470 . 16.75 – b
L 15.25
Siendo
L = la luz del puente en mts.
b = el ancho de acera en mts.
En ningún caso esta sobrecarga debe ser inferior a 150 Kg/m2
49
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2.3.2.4.- FACTOR DE IMPACTO.
La circulación de las cargas móviles a velocidad sobre la estructura de
un puente da origen a esfuerzos instantáneos y de vibración, los cuales
hacen que el material se fatigue y pueda entrar en resonancia, debido a la
oscilación. Estos efectos se combinan con una carga de impacto que se
produce cuando el vehículo penetra a una estructura menos rígida.
El paso de las cargas móviles sobre la estructura de un puente y su
rápido desplazamiento, así como la ocurrencia sucesiva de numerosos
vehículos deferentes, da origen esfuerzos instantáneos y esfuerzos
repetidos, muchas veces reversibles, sobre las secciones de la estructura,
lo cuales fatigan al material. Así mismo, estas acciones dinámicas
ocasionan vibraciones, que inclusive pueden entrar en resonancia, debido
a la oscilación de las flechas de las vigas que pasan rápidamente de cero
a un máximo y regresan luego a cero.
Igualmente las irregularices de la calzada, las variaciones de velocidad,
y la acción de los resortes de los vehículos automotores, se combinan
para producir pequeños saltos de las ruedas, que tienden a transformar la
carga puramente estática, supuestas en el cálculo, en cargas dinámicas
intermitentes y rápidamente repetidas. Todos estos efectos ocasionan la
fatiga de las fibras de los elementos de la estructura y podrían conducir a
su ruptura, o a deformaciones excesivas por lo menos, al sobrepasar así
los efectos calculados a partir de las cargas estáticas.
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Marco Teórico
A fin de dejar un margen de seguridad suficiente, para prever esos
incrementos dinámicos y el efecto fatigante de las cargas repetidas, se ha
adoptado como practica corriente en el proyecto de puentes, el
incrementar las cargas estáticas, adicionadotes un cierto porcentaje de
impacto, lo que equivale a multiplicarlas por un coeficiente mayor que la
unidad, la cual se denomina factor de impacto.
Es evidente, que el valor del incremento que deba darse a las cargas
estáticas dependerá de la luz de la estructura, de las condiciones de
apoyo de la misma, del tipo de carga que actúan sobre ella y el material
en que se proyecta construir el puente.
La influencia de esos factores sobre los efectos dinámicos se ha
investigado experimentalmente y de los ensayos, se ha derivado
numerosas formulas que permiten determinar el factor de impacto,
tomando en cuenta todos o al menos los mas importantes de esos
factores. Entre esas formulas ameritan citarse los siguientes valores,
recomendados por algunos autores.
Para tener en cuenta estos efectos dinámicos, vibratorios y de impacto
y a fin de dejar un margen de seguridad suficiente, se ha adoptado
adicionar a las cargas vivas de los vehículos, de un porcentaje por
impacto, el cual se denomina factor de impacto.
Según las normas de la AASHTO, el factor de impacto se calcula por la
siguiente fórmula:
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Marco Teórico
I = _15.24_____
38.1 + L
I = Factor de Impacto, en porcentaje de la carga viva; Máx. 30%
L = Longitud en m. de la porción de la luz que se debe cargar para
producir el máximo esfuerzo en el elemento.
Según Ketchum, para el diseño de los tableros y losas de calzada
deben incrementarse las cargas móviles de un 30%, en tanto que, para
las vigas, recomienda usar un incremento I variable con la luz, cuya
expresión es:
I = 30 Siendo L la luz, en metros.
L+90
Según Taylor, el incremento I de las cargas móviles varía con la luz
de las vigas y tienen por expresión:
I = 15
L+60
Limitándose su valor a un máximo de 30%. Aplicando esta
expresión a ciertas, luces, consideradas típicas, se obtiene:
Para luces mayores de 12,50 mts: I = 30%
Para luces de 30 mts: I = 22%
Para luces de 60 mts. I = 15%
Para los puentes ferrocarrileros, el área establece los siguientes
valores para el factor de impacto, en los trenes modernos:
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Marco Teórico
Para L ≤ 25 mts. : I = 40 – L2 / 49 en %
Para ≥ 25 mts. : I = 16 + 185 / (L – 9)
El factor de impacto se aplica a la superestructura y a los
elementos de apoyo. (Columnas, torres, etc.) Que sean monolíticos con
ella. En el caso de apoyos sobre pilotes, que estén conectados
rígidamente a la superestructura, se aplica a la parte de esos pilotes que
sobresale del terreno.
El factor de impacto no se usa en el cálculo de estribos, muros de
contención (aletas o muros de acompañamiento), pilas y pilotes (con
excepción de los visto anteriormente); para hallar la presión en zapatas o
fundaciones; para estructuras de madera; para cargas de andén y para
estructuras y alcantarillas que tengan rellenos superiores .91 m.
2.3.2.5.- OTRAS CARGAS O FUERZAS
Fuerza longitudinal, fuerza centrífuga, fuerza térmica, presión de
tierras, flotación, esfuerzos por acortamiento elástico y retracción de
fraguado, fuerza del viento sobre la estructura, fuerza del viento sobre la
carga viva, esfuerzos de montaje, presión de la corriente y fuerza
sísmica.
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Marco Teórico
Estas cargas y fuerzas se combinan, para tener en cuenta los máximos
esfuerzos que se puedan producir en los diferentes elementos de la
estructura, de acuerdo a los grupos de carga que se estudiarán más
adelante.
2.4.- VEHÍCULOS DE DISEÑO
El vehículo de diseño es el vehículo a utilizar para definir las
condiciones geométricas de una vía o un proyecto vial.
2.4.1.- DESIGNACION
Se designarán los vehículos de carga de acuerdo al arreglo de sus
ejes, según lo indicado a continuación:
Según la Norma COVENIN 2402-86 el primer digito designa el número
de ejes del camión o del camión tractor. La letra “S” indica semiremolque
y el digito inmediato indica el número de ejes del semiremolque. La letra
“B” indica remolque balanceado y el dígito inmediato indica el número de
ejes de dicho remolque. Otro dígito que no este precedido de una “S” o
una “B” indica un remolque, además del número de ejes correspondientes
al mismo.
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Marco Teórico
Los vehículos de diseño a involucrar en el análisis mediante la
corrida del STAAD PRO son los siguientes:
4 ejes
(Peso máximo bruto = 32000 kg)
2S3
(Peso máximo bruto = 42000 kg)
3S3
(Peso máximo bruto = 48000 kg)
Camión con remolque 3-4
(Peso máximo bruto = 48000 kg)
Camión con remolque 4-4
(Peso máximo bruto = 48000 kg)
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Marco Teórico
Camión de 81 toneladas (3S3).
(Peso máximo bruto = 81000 kg)
Camión Mexicano (T3-S2-R4)
(Peso máximo bruto = 77500 Kg)
En cuanto al análisis por LFD se involucrarán los vehículos ya descrito
HL93, H20S16-44 Y MTC (H20S16-44 + 20%). Es importante aclarar que
el vehiculo HL93 aunque es aplicado en la AASHTO LRFD y no en la
AASHTO Standard, se incluyo como vehiculo de diseño ya que este será
el utilizado en Norteamérica como vehiculo de diseño así como la
reglamentación AASHTO LRFD.
A continuación se presenta un cuadro donde se pueden apreciar la
diferente tipología de vehículos según las normas COVENIN 2402-86 y
sus cargas por eje.
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Marco Teórico
Cuadro No. 1. Tipología de los vehículos de carga, según
norma COVENIN 2402-86
Peso Máx.Permisible
(Tn) 1 2 3 4 5 6 7 820,00% 80,00%3,80 15,20
4,5015% 15% 70%3,90 3,90 18,20
1,20 4,5015,00% 42,50% 42,50%3,90 11,05 11,05
4,50 1,2020% 20% 30% 30%6,40 6,40 9,60 9,60
1,20 4,00 1,2020% 40% 40%6,40 12,80 12,80
3,00 6,0020% 27% 27% 27%7,80 10,40 10,40 10,40
3,00 6,00 1,2020% 20% 20% 20% 20%6,30 6,30 9,80 9,80 8,4
3,00 6,00 1,20 1,2015% 28% 28% 28%5,85 11,05 11,05 11,05
3,00 1,20 6,0015% 21% 21% 21% 21%6,90 9,78 9,78 9,78 9,78
3,00 1,20 6,00 1,2015% 17% 17% 17% 17% 17%7,20 8,16 8,16 8,16 8,16 8,16
3,00 1,20 6,00 1,20 1,2042 20,00% 25,24% 27,38% 27,38%19 8,40 10,60 11,50 11,5023 4,50 4,50 4,5046 20,00% 21,30% 19,57% 19,57% 19,57%19 9,20 9,80 9,00 9,00 9,0027 4,50 4,50 4,50 1,2048 15,00% 19,58% 19,58% 22,92% 22,92%26 7,20 9,40 9,40 11,00 11,0022 4,50 1,20 4,50 4,5048 15,00% 19,58% 19,58% 15,28% 15,28% 15,28%26 7,20 9,40 9,40 7,33 7,33 7,3322 4,50 1,20 4,50 4,50 1,2048 15,00% 19,58% 19,58% 11,46% 11,46% 11,46% 11,46%26 7,20 9,40 9,40 5,50 5,50 5,50 5,5022 4,50 1,20 4,50 1,20 4,50 1,20
Carga por Eje / Distancia mínima entre ejes
Camion
2 ejes
3 ejes
3 ejes
4 ejes
19
26
Vehiculos Designación
Camion Tractor
con Remolque
39
2S3 42
3S1 39
2S1 32
3S2 46
3-4
3S3
2S2
26
32
2-2
2-3
3-2
3-3
48
Camion con
Remolque
Fuente: COVENIN 2402-86
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Marco Teórico
Cuadro No. 2. Tipología de los vehículos de carga, según
norma COVENIN 2402-86 Peso Máx
Permisib(Tn) 1 2 3 4 5 6 7 8
48 13,33% 13,33% 20,00% 20,00% 16,67% 16,67%32 6,40 6,40 9,60 9,60 8,00 8,0016 1,20 4,00 1,20 4,50 4,5048 13,33% 13,33% 20,00% 20,00% 11,11% 11,11% 11,11%32 6,40 6,40 9,60 9,60 5,33 5,33 5,3316 1,20 4,00 1,20 4,50 4,00 1,2048 13,33% 13,33% 20,00% 20,00% 8,33% 8,33% 8,33% 8,33%32 6,40 6,40 9,60 9,60 4,00 4,00 4,00 4,0016 1,20 4,00 1,20 4,50 1,20 4,00 1,20
27 24,63% 45,74% 29,63%19 6,65 12,35 8,008 4,50 4,5034 19,56% 36,32% 22,06% 22,06%19 6,65 12,35 7,50 7,5015 4,50 4,00 1,2034 19,56% 36,32% 14,71% 14,71% 14,71%19 6,65 12,35 5,00 5,00 5,0015 4,50 4,00 1,20 1,2034 15% 31% 31% 24%26 5,10 10,45 10,45 8,008 4,50 1,20 4,5041 15% 24% 24% 18% 18%26 6,15 9,93 9,93 7,50 7,5015 4,50 1,20 4,00 1,2041 15% 24% 24% 12% 12% 12%26 6,15 9,93 9,93 5,00 5,00 5,0015 4,50 1,20 4,00 1,20 1,2040 16,00% 16,00% 24,00% 24,00% 20,00%32 6,40 6,40 9,60 9,60 8,008 1,20 4,00 1,20 4,5047 13,62% 13,62% 20,43% 20,43% 15,96% 15,96%32 6,40 6,40 9,60 9,60 7,50 7,5015 1,20 4,00 1,20 4,50 1,2047 13,62% 13,62% 20,43% 20,43% 10,64% 10,64% 10,64%32 6,40 6,40 9,60 9,60 5,00 5,00 5,0015 1,20 4,00 1,20 4,50 1,20 1,20
4B1
4B2
4-2
4-3
4-4
4B3
Camion con Remolque
Balanceado
2B2
2B3
3B1
Camion con Remolque
Vehiculos Designación Carga por Eje / Distancia mínima entre ejes
3B2
3B3
2B1
Fuente: COVENIN 2402-86
Según la Norma COVENIN 614-87, en caso de ejes simples no se
deberá exceder los siguientes límites:
58
DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
a) Eje simple con dos cauchos: 7000 kg
b) Eje simple con cuatro (49 Cauchos: 13000 Kg.
c) No se deberá exceder el peso máximo de 20000 kg a la calzada
cuando se utilicen dos ejes consecutivos en tandem, con cuatro (4)
cauchos cada uno o más, articulados al vehículo mediante un solo
dispositivo y separados los ejes entre si a no menos de 1000 mm ni más
de 2400 mm. Asimismo en el caso de tres ejes consecutivos, con cuatro
(4) cauchos cada uno o más, articulados al vehículo mediante un solo
dispositivo común, no se deberán exceder el peso máximo de 23000 kg.
Además, las unidades motrices deberán distribuir su carga hacia el
(los) eje (s) delantero (s) con los valores mínimos siguientes:
2 ejes 20 %
3 ejes 15 %
4 ejes 20 %
Para más combinaciones remolque y semiremolque se exigirá un
mínimo de 10 % del peso máximo permisible.
2.4.1 TIPOLOGIA DE CAMION MEXICANO
59
DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
2.5.- PUENTES DE VIGAS DE CONCRETO ARMADO
Los puentes con vigas de concreto armado utilizan, generalmente,
vigas de sección en T, para soportar una calzada de concreto armado,
aprovechando como ala de la sección, sometida a la comprensión, la losa
calzada. Por tanto, el método de proyecto es muy parecido y sus
características estáticas son similares a los expuestos, más adelante,
para los puentes apoyados en vigas metalizas, laminadas,
Ventajas e Inconvenientes
Los puentes con vigas de concreto armado reúnen condiciones
comunes a otros tipos de estructuras descritos en estas lecciones, y por
tanto, disfrutan de las mismas ventajas y limitaciones que los ya
estudiados, siendo sus principales diferencias las siguientes:
a.- El peso propio de los puentes de concreto armado es mayor
que el de, los puentes de vigas de acero laminados.
b.- Durante su ejecución, los puentes de concreto armado
requieren una falsa cimbra, que debe permanecer en sitio hasta
completarse el fraguado.
c.- Los puentes de concreto son más rígidos y tienen menores
vibraciones.
d.- Los puentes de concreto hacen mayor uso de los materiales
locales y no presentan problemas de transporte de vigas.
60
DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
e.- Los puentes de concreto requieren de menos cuidados en la
conservación, eliminándose la necesidad de pintarlos periódicamente.
Con la extensión del empleo de concreto de alta resistencia, el uso de
puentes de concreto armado se ha hecho cada día mayor, y para luces
comprendidas entre 6 y 20 mts. Significa, generalmente, la solución más
conveniente. Para luces grandes, están siendo desplazados
recientemente por los puentes de concreto prefabricado precomprimido,
formados por losas y vigas en T o en cajón, los cuales presentan, a la
vez, ventajas inherentes a los puentes metálicos y a los de concreto.
A pesar de esto y habida cuenta de la dificultad en conseguir para
regiones apartadas, la mano de obra y equipos que exige el concreto
precomprimido, puede afirmarse que los puentes de concreto armado con
vigas en T representan la solución mas común al problema de puente de
dimensiones usuales.
2.5.1.- PUENTES CON PLACA DE CONCRETO REFORZADO Y VIGAS
PREESFORZADAS
El concreto presforzado ha demostrado ser técnicamente ventajoso y
económicamente competitivo tanto para puentes de claros medios donde
se emplean elementos pretensados estándar producidos en serie, como
para puentes de grandes claros como los empujados y los atirantados. En
61
DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
la actualidad, prácticamente todos los puentes se construyen con esta
técnica y es una de las áreas más exitosas del concreto presforzado.
Este tipo de superestructura, compuesta por vigas de concreto
preesforzado ya sea pretensado o postensado y placa de concreto
reforzado monolítica o no con la viga, da soluciones que pueden ser en
muchos casos más prácticas y económicas que las soluciones antes
estudiadas. Es muy utilizada en las intersecciones de las vías en zonas
urbanas (Herrera, 2004).
Las principales ventajas de ésta superestructura, son las
siguientes:
a) Se aprovecha toda la sección de la viga, para que trabaje a
compresión ó a compresión combinada con una pequeña tracción
admisible;
b) Control de agrietamiento y deflexión;
c) As vigas tienen un mejor comportamiento, bajo las cargas de
servicio;
d) Las vigas tienen menores dimensiones, siendo por lo tanto más
livianas;
e) Se utilizan materiales de alta resistencia;
f) Se pueden tener vigas de mayor luz;
g) No se requiere de obra falsa o cimbra y
h) Menor tiempo de ejecución de la obra, por la prefabricación de
las vigas.
62
DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
Las principales desventajas radican en:
a) El transporte de las vigas hasta el sitio de la obra, que no
siempre se facilita;
b) La colocación de las vigas en su posición final, que requiere de
equipo especial;
c) El desplazamiento del equipo de tensionamiento y de inyección
de mortero, hasta el sitio de la obra;
d) La utilización de concretos de alta resistencia y
e) Requiere de mano de obra especializada.
Por la dificultad del transporte, la utilización de vigas pretensazas, está
limitada a luces relativamente pequeñas, que se pueden fundir en fábrica.
Esta solución requiere de un mayor número de vigas, debido a la gran
esbeltez y al pandeo lateral por grandes cargas. Por esto se recomienda
una separación máxima centro a centro de vigas comprendida entre 1.8 m
y 2.0 m., y la colocación de los diafragmas en los cuartos de la luz.
La solución más económica, se encuentra cuando se tiene la menor
fuerza de tensionamiento y la máxima excentricidad del cable, que
requiere la escogencia de una buena sección y de experiencia del
proyectista.
Estos puentes, tienen las mismas características que los puentes de
vigas metálicas laminadas.
63
DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
La principal ventaja del puente de vigas de concreto preesforzado
sobre el puente de vigas metálicas laminadas, estriba en que la placa
puede formar un todo con la viga dando así soluciones en viga T.
El diseño de este tipo de estructura, sigue los mismos lineamientos
estudiados anteriormente, calculando la placa armada en el sentido
normal al tránsito, con los mismos criterios, apoyadas sobre vigas
longitudinales que a su vez van simplemente apoyadas en los estribos o
pilas.
Para predimensionar la viga, se puede utilizar la expresión dada por
Guyon:
H>_ (L/25) + 10cm.
2.6.- Diseño por Factores de Carga (LFD)
Este criterio, retomado de un Trabajo Especial de Grado de la
Universidad del Zulia, reconoce que la Carga Viva tiene mayor
variabilidad que la Carga Muerta
Mu ≤ ø Mn
Mu = 1.3 Mcm + 2.17 Mcv + i
Para el diseño por este criterio se toma el mayor de los siguientes
casos:
1. El vehiculo H20-S16-44
64
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Marco Teórico
2. Un vehiculo Tandem de dos ejes de 10890kg separados 1,2 m
3. Una carga distribuida de 952 kg/m por carril con cargas concentradas
diferentes para momento y cortante.
Figura No. 2 . Carga Viva en AASHTO Standard
Delgado (2004)
Es importante aclarar que la investigación no integra el cálculo y
revisión de las secciones ya que se tratan de vigas isostáticas y se
aprovecho las secciones ya determinadas por los investigadores Gil,
Vargas y Rivero (2006)
65
DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
Figura No. 2 . Carga Viva LRFD HL-93
Delgado (2004)
3.- DEFINICIÓN DE TÉRMINOS BÁSICOS.
AASHTO: Asociación Americana de Oficinas de Transporte y
Carreteras Estatales.
ACCIÓN: Es toda causa capaz de originar una solicitación o efecto en
la estructura o sus elementos.
66
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Marco Teórico
ANDÉN: Acera elevada.
ASD: Diseño por Esfuerzos Permisibles.
BARANDILLA: Antepecho compuesto, generalmente, de balaustres y
barandales de poco espesor, destinada a evitar la caída de personas.
BORDILLO: Encintado de una acera o arcén. En la presente
Instrucción, el de altura superior a cinco centímetros (5 cm) sobre la
calzada.
CALZADA: Parte de la carretera destinada a la circulación de
vehículos que se compone de un cierto número de carriles.
CARRIL: Franja longitudinal en que puede estar dividida la calzada,
delimitada o no por marcas viales longitudinales, y con anchura suficiente
para la circulación de una fila de automóviles que no sean motocicletas.
CAMIÓN TRACTOR: Un vehiculo automotor utilizado primordialmente
para remolcar otros vehículos, y no construido para llevar una carga que
no sea parte del peso del vehiculo y carga así remolcados.
67
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Marco Teórico
DEFENSA: Elemento longitudinal del tablero cuyo fin es impedir que
los vehículos invadan ciertas zonas reservadas a otros usos, o que sirven
de protección de las pilas de un puente contra choques originados por el
tráfico de la vía que el puente salva (vehículos, barcos, entre otros).
EJE: el eje común de rotación de una o más ruedas impulsadas por
alguna potencia o rotando libremente, en unos o más segmentos, y sin
importar el número de ruedas que lleve.
ESTRIBO: Estructura de soporte en el extremo de un puente que
permite la conexión estructura-terraplén.
GALIBO: Dimensiones máximas tanto de altura como de anchura de
todos los vehículos.
LFD: Diseño por Factores de Carga.
LRFD: Diseño por Factores de Carga y Resistencia.
PARAPETO: Antepecho con escaso porcentaje de huecos para evitar
la caída de vehículos y personas.
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DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
PESO BRUTO: el peso de un vehículo y/o combinación de vehículos
mas el peso de cualquier carga que haya en ellos.
RETIL: Barrera de seguridad específicamente diseñada para bordes de
tableros de obras de paso, coronaciones de muros de sostenimiento y
obras similares.
REMOLQUE: Vehiculo carente de motor, con eje(s) delantero(s) y
trasero(s), cuyo peso total (incluye carga), descansa sobre sus propios
ejes y es arrastrado por un vehículo automotor adecuado.
REMOLQUE BALANCEADO: Vehiculo en el cual el (los) eje(s) que
soporta la carga está (n) ubicado (s) aproximadamente en el centro de la
carrocería portante.
SEMI-REMOLQUE: vehiculo carente de motor, con eje(s), trasero (s),
cuyo peso y carga se apoya (transmiten parcialmente) al camón tractor
que lo remolca.
SUBESTRUCTURA: Conjunto de elementos de un puente que
constituyen el soporte de la superestructura. En general, está formada por
todos los elementos que se encuentran debajo del tablero, tales como
cimentaciones, pilas, estribos y dispositivos de apoyo.
69
DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
SUPERESTRUCTURA: Conjunto de elementos de un puente
sometidos a la acción directa del tránsito de personas, vehículos o
animales y/o cuya función sea la de salvar el vano correspondiente.
TABLERO DE UN PUENTE: Elemento directamente portante de las
cargas debidas al tránsito de personas, animales o vehículos.
TANDEM: Dos ejes poco separados, generalmente conectados a un
carro inferior, que ayuda a distribuir la carga de manera equitativa.
4.- SISTEMA DE VARIABLES E INDICADORES
OBJETIVOS ESPECÍFICOS VARIABLE DIMENSIÓN INDICADOR
Luces de Vigas Luces de Vigas Luces
Separaciones entreVigas
Separaciones entre Vigas Separaciones
Valor máximo dela envolventecorteValor Máximo dela envolvente deMomentoValor máximo dela envolventecorteValor Máximo dela envolvente deMomento
Valor máximo de laenvolvente corte
Valor Máximo de laenvolvente deMomento
Disponer de un número de casos de estudio de
puentes isostáticos con luces de (15, 20, 25,
30, 35, 40 y 45) mts. con separaciones de
1.75, 2.00, 2.25, 2.50, 2.75 y 3.00) mts.Aplicar las prescripciones de carga viva
establecidas por AASHTO – ASD/LFD para la
determinación de valores máximo de momento
y corteUtilizar el sofware comercial STAAD-PRO
2003 para la aplicación de la carga viva
correspondiente a los vehículos de la norma
COVENIN 614-87
Vehículo Tipo de laAASHTO
Vehículo Tipo deCOVENIN 614-87
Como resultado delanálisis estructural
Como resultado delanálisis estructuralen STAAD-PRO2003
Realizar comparaciones entre los diagramas
envolventes obtenidos a partir de la aplicación
de ambas normas estableciendo la relación
entre ambos requerimientos
Analisis Comparativo
Como resultado delas gráficasconstruidas para elanálisis comparativo
Fuente: Nuzzo (2006)
70
DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
5.- DEFINICIÓN OPERACIONAL DE LAS VARIABLES.
5.1.- VARIABLES DEPENDIENTES.
Valor Máximo de la envolvente de corte: consiste en los máximos
cortes envolventes producidos a aplicar las cargas vivas en las vigas
producto de las diferentes luces y separaciones entre ellas, y el tipo de
vehiculo de diseño.
Valor Máximo de la envolvente de Momento: consiste en los
máximos momentos flexionantes envolventes producido a aplicar las
cargas vivas en las vigas producto de las diferentes luces y separaciones
entre ellas, y el tipo de vehículo de diseño.
5.2.- VARIABLES INDEPENDIENTES.
Luces de Vigas: comprende la longitud de las vigas analizadas.
Separaciones entre Vigas: determinado por la separación entre
ejes longitudinales de las vigas analizadas.
Vehículo Tipo de la AASHTO: vehículos definidos para la
asignación de cargas vivas sobre las vigas isostáticas referidos en las
Normas AASHTO.
71
DERECHOS RESERVADOS
Marco Teórico
Vehículo Tipo de COVENIN: vehículos definidos para la
asignación de cargas vivas sobre las vigas isostáticas referidos en las
Normas COVENIN.
72
DERECHOS RESERVADOS
Marco Metodológico
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
1.- Tipo de Investigación.
La investigación está enmarcada dentro de una investigación del tipo
Descriptiva, las cuales "consiste en la caracterización de un hecho,
fenómeno o grupo con el fin de establecer su estructura o
comportamiento" (Arias, 1999).
Bavaresco (2001), expresa que las investigaciones descriptivas van en
la búsqueda de aquellos aspectos que se desean conocer y de los que se
pretende obtener respuesta.
Según Sabino (1999), las investigaciones descriptivas son “aquellas
cuyo objetivo principal es describir características fundamentales de los
fenómenos utilizando criterios sistemáticos para destacar los elementos
esenciales de la naturaleza”.
Asimismo, se trata de un proyecto factible, el cual según el Manual de
Trabajo Especial de Grado de la Universidad Rafael Belloso Chacín
74
DERECHOS RESERVADOS
Marco Metodológico
(2004) consiste en una solución posible a un problema práctico, que tiene
como objeto satisfacer necesidades de un ente específico.
También se puede destacar que la investigación esta determinada
como una investigación documental; para tal efecto Chávez (2001),
expresa que los estudios documentales son aquellos que se realizan
sobre la base de documentos o revisión bibliográfica. La finalidad de los
estudios documentales es recolectar información a partir de documentos
escritos y no escritos, susceptibles de ser analizados y pueden
clasificarse como investigaciones cualitativas o cuantitativas.
El fin inicial de la presente investigación es en discernir en las
diferentes fuentes bibliográficas recolectadas con el objeto de analizar el
diseño de vigas de concreto armado en puentes isostáticos; así como las
diferentes condiciones y parámetros que reinan en el comportamiento
estructural de este tipo de vigas.
Fue necesario a la hora de desarrollar la investigación, contrastar
diferentes teorías y postulados del área estructural, muy específicamente
en el diseño estructural de puentes.
La ejecución de los estudios, de acuerdo al diseño metodológico, debe
basarse en los procedimientos más comunes a fin de llevar a cabo los
75
DERECHOS RESERVADOS
Marco Metodológico
mismos y, así satisfacer los requerimientos exigidos para el cálculo y
diseño de vigas isostáticas en puentes.
2.- POBLACIÓN Y MUESTRA.
Según Tamayo (1995) la población se define como la totalidad
del fenómeno a estudiar, en donde las unidades de población
poseen una característica común la cual se estudia y da origen
a los datos de la investigación. Para Hernández y otros (1998)
la población es considerada la unidad de análisis, que va a ser
estudiada y sobre el cual se pretende generalizar los resultados.
Una muestra en cambio es un conjunto de casos o individuos
procedente de una población estadística que cumple las siguientes
características:
1. La muestra debe ser representativa de la población de estudio.
Para cumplir esta característica la inclusión de sujetos en la
muestra debe seguir una técnica de muestreo.
2. El número de sujetos que componen la muestra suele ser inferior
que el de la población, pero suficientes para que la estimación de
los parámetros determinados tenga un nivel de confianza
adecuado. Para que el tamaño de la muestra sea idóneo es preciso
recurrir a su cálculo.
3. El conjunto de individuos de la muestra son los sujetos realmente
76
DERECHOS RESERVADOS
Marco Metodológico
estudiados.
En el presente caso se habla de censo, es decir de la totalidad de la
población, donde esta es igual a la muestra, la cual esta integrada por las
diferentes vigas de puentes analizados.
En otro orden de ideas, en el análisis estructural mediante el software
comercial STAAD PRO 2003, de las vigas isostáticas de los puentes
mediante la aplicación de cargas vivas provenientes de vehículos tipo
especificado en la norma COVENIN 614-87, se tiene la siguiente muestra,
integrada de la siguiente forma:
Siete (7) tipos de luces: (15, 20, 25, 30, 35, 40 y 45).
Seis (6) tipos de separaciones entre vigas: (1.75, 2.00, 2.25, 2.50,
2.75 y 3.00).
Siete (7) tipos de de vigas: para cada luz de 15, 20, 25, 30, 35, 40 y
45 se utilizaron vigas de tipo II, tipo 115/120, tipo 133/140, Cagua
160, Cagua 180, Cagua 200 y Cagua 200/220 respectivamente ya
que son las más utilizadas.
Siete (7) vehículos de diseño: (Camión 4 ejes, Camión 3S3,
Camión 3-4, Camión 4-4, Camión con remolque balanceado,
Camión 80 toneladas, Camión Mexicano).
Total de puentes de estudio = 7 x 6 x 7 = 294 puentes analizados
bajo la Norma COVENIN 614-87.
77
DERECHOS RESERVADOS
Marco Metodológico
En el caso del análisis de las vigas mediante la AASHTO LFD, la
cantidad de puentes estará integrada de la siguiente forma integrada de la
siguiente forma:
Siete (7) tipos de luces: (15, 20, 25, 30, 35, 40 y 45).
Seis (6) tipos de separaciones entre vigas: (1.75, 2.00, 2.25, 2.50,
2.75 y 3.00).
Tres (3) vehículos de diseño: (H-93, MTC (H20S16 + 20%) y
H20S16).
Total de puentes de estudio = 7 x 6 x 3 = 126 puentes analizados
mediante la norma AASHTO LFD.
Para un total de 420 puentes analizados ante las 2 Normas de
comparación.
3.- TÉCNICAS DE RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN.
La técnica de recolección de datos consistió en la observación
documental o bibliográfica, que no es más que la recolección de los datos
e informaciones directamente de documentos escritos.
Además para la obtención de los datos se utilizó el software STAAD
PRO 2003 para la corrida de los 294 puentes para construir así las
gráficas de estudio y una hoja de cálculo para el análisis de las vigas
78
DERECHOS RESERVADOS
Marco Metodológico
mediante los procedimientos normados en AASHTO LFD para el análisis
de 126 vigas de puentes Isostáticos.
4.- METODOLOGÍA A UTILIZAR.
A continuación se presenta la metodología o procedimiento utilizado
para desarrollar la presente investigación:
a) Se determinó las diferentes luces y separaciones de vigas para
puentes Isostáticos a analizar.
b) Se escogió de la Norma COVENIN 614-87 y normas internacionales los
vehículos tipo o de diseño. Este procedimiento se realizó con criterio
amplio y se identificaron los posibles vehículos de diseño mas
desfavorables para obtener los máximos cortes y momentos en las vigas.
c) Se escogió de la Norma AASHTO los vehículos de diseño para el
análisis AASHTO-LFD.
d) Se plantearon las secciones de las vigas a analizar mediante secciones
establecidas en la investigación de Gil, Vargas y Rivero (2006).
Igualmente se calcularon las características geométricas de dichas
secciones tales como el módulo de sección, áreas e inercias.
e) Se modeló en el STAAD Pro la cantidad total de puentes a analizar
estructuralmente para obtener así las diferentes envolventes de corte y
momento ante los vehículos tipo indicados en la Norma COVENIN.
f) Se realizó una hoja de cálculo para el cálculo del corte y momento en
79
DERECHOS RESERVADOS
Marco Metodológico
vigas isostáticas mediante AASHTO LFD.
g) Se graficaron los resultados de las corridas realizadas en el STAAD
PRO 2003 al utilizar los 7 vehículos de diseño de la Norma COVENIN
(incluyendo el mexicano) y de los 3 vehículos de diseño y las
disposiciones de la AASHTO-LFD de las diferentes condiciones
planteadas en cuanto a las envolvente de corte y momento.
h) Este graficado consistía en representar en el eje Y el Momento máximo
envolvente, las luces en el ejes X, con respecto a cada tipo de vehiculo
(Los 3 de AASHTO y los 7 analizados con STAAD); destacando una
gráfica por separación.
i) En otro tipo de graficado se representaba en el eje Y el Corte máximo
envolvente, las luces en el ejes X, con respecto a cada tipo de vehiculo;
destacando una gráfica por separación.
j) Se realizó un análisis comparativo entre los resultados obtenidos por las
disposiciones de la Norma AASHTO LFD y COVENIN, observando el
comportamiento de cada vehiculo de diseño con respecto al corte y
momento que arrojaban dependiendo claro esta de la separación entre
vigas y las luces determinadas.
80
DERECHOS RESERVADOS
Resultados
CAPITULO IV
1. ANALISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS RESULTADOS
En este capitulo se realiza la ultima etapa del trabajo en lo que respecta
a su desarrollo teórico y es donde se determina que la investigación cubrió
las expectativas esperadas por el autor, en el cual se dará el resultado del
análisis.
Así mismo, se realiza la última etapa del trabajo en lo que respecta a su
evaluación, de esta manera todo lo concerniente al aspecto analítico de la
comparación de las Normas AASTHO-ASD/LFD y COVENIN 614-87 para
el diseño de vigas en puentes isostáticos en forma satisfactoria.
Se presentan las graficas correspondientes “momentos máximos Vs.
longitudes” y “cortantes máximos Vs. longitudes”, calculados para puentes
simplemente apoyados, empleando las diferentes cargas vivas de las
respectivas Normas.
82
DERECHOS RESERVADOS
Resultados
Debido a que existen diversos pesos y dimensiones en los reglamentos
correspondientes, el primer paso es encontrar cuál de todos produce los
mayores efectos en los puentes.
A continuación se presentan los resultados de varias simulaciones
realizadas con el STAAD para los vehículos tipos de la Norma COVENIN
614-87, para el vehiculo extrapesado de 80 toneladas y el vehiculo de
México (T3-S2-R4) para puentes simplemente apoyados con luces de (15,
20, 25, 30, 35, 40 Y 45) metros con separaciones de 1.75, 2.00, 2.25, 2.50,
2.75 y 3.00) metros. Para estos análisis se utilizaron los pesos por eje y las
distancias entre ejes definidas por la Norma.
Por otra parte, en dichas grafica se presentan también los valores
máximos reales, obtenidos con los vehículos cargados tipo que se
incluyeron en la muestra estadística con la información de pesos y
dimensiones.
La comparación de los gráficos permite determinar que la variación de la
separación entre vigas no altera la relación entre las solicitaciones
máximas obtenidas para los diferentes vehículos estudiados y la
correspondiente a la norma AASHTO. Se puede notar que el aumento en
83
DERECHOS RESERVADOS
Resultados
la separación entre vigas aumenta ligeramente la solicitación máxima en
las vigas.
Con relación a la norma AASHTO, un incremento de 1.20 al camión de
diseño tal como lo recomienda en antiguo MTC, cubre solicitaciones
correspondientes a los camiones; de 4 ejes, 3S3 de 48 Ton, 3-4, 4-4 y 4-
B3, sin embargo no cubre el camión 3S3 de 80 Ton.
Como una referencia se indica que el camión más grande recomendado
en las normas Mexicanas (el T3-S2-R4), produce solicitaciones máximas
ligeramente inferiores al 3S3 de 80 Ton pero también supera el camión
AASHTO aumentado en 1.20.
Si bien no fue un alcance de esta investigación estudiar la nueva norma
AASHTO LRFD se incluyó en las gráficas las solicitaciones máximas
producidas por la carga HL-93 (LRFD) de esta norma, determinándose que
el vehículo de diseño de esta norma genera solicitaciones de servicio
superiores a todos los camiones de COVENIN estudiados, cabe señalar
que en término de solicitaciones mayoradas, esta relación podría variar
tomando en cuenta que en la norma LRFD los factores de mayoración son
1.25 para carga muerta por elementos de concreto, 1.5 para carga muerta
por asfalto y 1.75 por carga viva impactada, en tanto que para la noema
84
DERECHOS RESERVADOS
Resultados
AASHTO ADS-LFD los factores son 1.3 para carga muerta total y 2.17 para
carga viva impactada.
85
DERECHOS RESERVADOS
L (AB) Sep. (AB) 4 Ejes MOMENTO CORTE
1.75 96,722 26,737
2.00 102,862 28,181
2.25 107,136 29,193
2.50 111,329 30,195
2.75 115,453 31,191
15.00
3.00 119,563 32,182
1.75 175,468 36,054
2.00 183,230 37,404
2.25 190,851 38,746
2.50 198,343 40,080
2.75 205,717 41,406
20.00
3.00 302,221 50,563
1.75 250,813 41,535
2.00 262,617 43,197
2.25 274,291 44,854
2.50 285,823 46,505
2.75 303,847 48,378
25.00
3.00 421,984 57,277
1.75 387,046 53,794
2.00 410,206 55,884
2.25 426,851 57,851
2.50 443,330 59,814
2.75 459,628 61,771
30.00
3.00 614,657 72,177
1.75 537,252 62,767
2.00 559,320 65,134
2.25 581,377 67,494
2.50 603,384 69,849
2.75 625,308 72,197
35.00
3.00 647,128 74,538
1.75 711,408 72,674
2.00 739,538 75,348
2.25 767,690 78,018
2.50 795,824 80,684
2.75 823,906 83,345
40.00
3.00 851,910 86,000
1.75 945,131 85,565
2.00 980,122 88,546
2.25 1,015,164 91,526
2.50 1,050,223 94,501
2.75 1,085,266 97,474
45.00
3.00 1,120,265 100,442
86
DERECHOS RESERVADOS
L (AB) Sep. (AB) 3S3 MOMENTO CORTE
1.75 93,727 29,855
2.00 99,345 31,263
2.25 103,325 32,246
2.50 107,278 33,227
2.75 111,206 34,207
5.00
3.00 115,110 35,184
1.75 185,136 40,711
2.00 192,079 41,982
2.25 198,995 43,257
2.50 205,884 44,536
2.75 217,544 50,538
20.00
3.00 331,789 55,773
1.75 275,508 47,123
2.00 286,184 48,697
2.25 296,834 50,275
2.50 307,455 51,857
2.75 330,500 54,281
25.00
3.00 455,094 63,091
1.75 425,326 60,264
2.00 442,867 61,928
2.25 458,413 63,819
2.50 473,889 65,712
2.75 489,288 67,608
30.00
3.00 665,464 78,367
1.75 579,463 69,545
2.00 600,857 71,807
2.25 622,262 74,070
2.50 643,643 76,335
2.75 664,977 78,601
35.00
3.00 686,244 80,868
1.75 767,463 79,773
2.00 794,674 82,355
2.25 821,977 84,936
2.50 849,327 87,519
2.75 876,686 90,102
40.00
3.00 904,023 92,685
1.75 1,007,664 92,879
2.00 1,042,012 95,781
2.25 1,076,453 98,682
2.50 1,110,947 101,583
2.75 1,145,458 104,484
45.00
3.00 1,179,955 107,385
87
DERECHOS RESERVADOS
L (AB) Sep. (AB) 3-4 MOMENTO CORTE
1.75 98,291 26,102
2.00 104,164 27,521
2.25 108,294 28,518
2.50 115,136 29,935
2.75 116,395 30,496
15.00
3.00 120,380 31,479
1.75 184,005 37,341
2.00 190,911 38,641
2.25 197,791 39,940
2.50 204,646 41,239
2.75 211,475 42,537
20.00
3.00 327,204 53,119
1.75 267,604 44,331
2.00 278,318 45,936
2.25 289,001 47,542
2.50 299,651 49,149
2.75 310,264 50,756
25.00
3.00 440,813 60,825
1.75 427,681 57,749
2.00 442,505 59,575
2.25 457,510 61,494
2.50 472,491 63,414
2.75 487,445 65,334
30.00
3.00 662,487 76,399
1.75 581,039 67,351
2.00 602,066 69,651
2.25 623,061 71,952
2.50 644,016 74,251
2.75 664,926 76,548
35.00
3.00 685,783 78,844
1.75 766,625 77,787
2.00 793,835 80,403
2.25 821,051 83,018
2.50 848,257 85,633
2.75 875,438 19,189
40.00
3.00 902,580 90,858
1.75 1,009,187 91,066
2.00 1,043,461 93,998
2.25 1,077,743 96,929
2.50 1,112,008 99,859
2.75 1,146,243 102,788
45.00
3.00 1,180,433 105,715
88
DERECHOS RESERVADOS
L (AB) Sep. (AB) 4-4 MOMENTO CORTE
1.75 99,677 27,719
2.00 105,826 29,143
2.25 110,105 30,145
2.50 114,301 31,140
2.75 118,428 32,131
15.00
3.00 122,497 33,116
1.75 185,678 38,755
2.00 192,926 40,028
2.25 200,101 41,305
2.50 207,207 42,586
2.75 214,250 43,870
20.00
3.00 330,094 54,261
1.75 276,544 45,704
2.00 287,161 47,254
2.25 297,751 48,811
2.50 308,312 50,375
2.75 318,844 51,945
25.00
3.00 450,752 61,903
1.75 432,014 59,341
2.00 447,110 60,833
2.25 462,177 62,692
2.50 477,214 64,557
2.75 492,216 66,428
30.00
3.00 662,642 77,401
1.75 586,287 68,755
2.00 607,230 70,990
2.25 628,156 73,226
2.50 649,054 75,464
2.75 669,916 77,704
35.00
3.00 690,734 79,946
1.75 772,293 79,205
2.00 799,412 81,756
2.25 826,536 84,306
2.50 853,649 86,858
2.75 880,734 89,411
40.00
3.00 907,781 91,966
1.75 1,015,949 92,473
2.00 1,050,003 95,342
2.25 1,084,087 98,211
2.50 1,118,179 101,080
2.75 1,152,260 103,950
45.00
3.00 1,186,314 106,821
89
DERECHOS RESERVADOS
L (AB) Sep. (AB) 4-B3 MOMENTO CORTE
1.75 102,374 28,202
2.00 107,982 29,622
2.25 111,956 30,611
2.50 115,904 31,598
2.75 119,827 32,582
15.00
3.00 123,727 33,562
1.75 191,627 39,247
2.00 198,507 40,544
2.25 205,371 41,841
2.50 217,594 43,669
2.75 219,043 44,434
20.00
3.00 334,651 54,532
1.75 280,447 45,732
2.00 291,378 47,341
2.25 302,261 48,950
2.50 313,091 50,559
2.75 323,862 52,168
25.00
3.00 452,461 61,913
1.75 429,789 58,812
2.00 448,163 60,654
2.25 463,869 62,577
2.50 479,491 64,499
2.75 495,022 66,420
30.00
3.00 662,426 77,256
1.75 584,641 68,197
2.00 606,120 70,501
2.25 627,606 72,803
2.50 649,063 75,104
2.75 670,465 77,403
35.00
3.00 691,793 79,701
1.75 768,448 78,453
2.00 796,073 81,072
2.25 823,750 83,690
2.50 851,436 86,307
2.75 879,097 88,923
40.00
3.00 906,707 91,536
1.75 1,010,296 91,595
2.00 1,044,823 94,530
2.25 1,079,430 97,464
2.50 1,114,079 100,397
2.75 1,148,731 103,328
45.00
3.00 1,183,358 106,258
90
DERECHOS RESERVADOS
L (AB) Sep. (AB) 80 Ton. MOMENTO CORTE
1.75 106,748 40,192
2.00 113,378 41,597
2.25 117,889 42,588
2.50 122,279 43,576
2.75 126,569 44,561
15.00
3.00 130,775 45,542
1.75 231,259 52,936
2.00 238,823 54,119
2.25 246,254 55,321
2.50 253,569 56,539
2.75 260,784 57,770
20.00
3.00 392,652 68,845
1.75 341,545 60,821
2.00 351,954 62,245
2.25 362,341 63,690
2.50 372,715 65,156
2.75 383,075 66,641
25.00
3.00 535,893 77,065
1.75 520,606 75,538
2.00 532,223 76,358
2.25 546,570 78,096
2.50 560,945 79,852
2.75 575,352 81,626
30.00
3.00 771,409 92,900
1.75 681,863 85,108
2.00 702,676 87,197
2.25 723,518 89,292
2.50 744,367 91,398
2.75 765,203 93,517
35.00
3.00 786,011 95,650
1.75 896,000 95,917
2.00 922,705 98,329
2.25 949,474 100,745
2.50 976,286 103,168
2.75 1,003,120 105,600
40.00
3.00 1,029,954 108,043
1.75 1,163,527 109,409
2.00 1,197,205 112,153
2.25 1,230,964 114,898
2.50 1,264,784 117,647
2.75 1,298,628 120,403
45.00
3.00 1,332,471 123,166
91
DERECHOS RESERVADOS
L (AB) Sep. (AB) MEXICO MOMENTO CORTE
1.75 110,450 31,472
2.00 116,279 32,895
2.25 120,380 33,888
2.50 124,435 34,878
2.75 128,448 35,863
15.00
3.00 132,424 36,845
1.75 208,851 44,323
2.00 215,919 45,638
2.25 222,946 46,949
2.50 229,932 48,259
2.75 236,877 49,564
20.00
3.00 374,573 61,753
1.75 318,421 53,035
2.00 329,007 54,624
2.25 339,572 56,215
2.50 350,113 57,808
2.75 360,630 59,403
25.00
3.00 505,533 70,574
1.75 489,938 67,796
2.00 505,623 69,428
2.25 520,807 71,312
2.50 535,951 73,200
2.75 551,050 75,090
30.00
3.00 741,714 86,942
1.75 662,125 78,124
2.00 683,014 80,396
2.25 703,909 82,664
2.50 724,791 84,930
2.75 745,645 87,194
35.00
3.00 766,461 89,457
1.75 864,579 89,226
2.00 891,923 91,808
2.25 919,289 94,387
2.50 946,647 96,963
2.75 973,974 99,538
40.00
3.00 1,001,254 102,112
1.75 1,124,587 103,019
2.00 1,158,794 105,913
2.25 1,193,018 108,805
2.50 1,227,226 111,694
2.75 1,261,395 114,582
45.00
3.00 1,295,508 117,469
92
DERECHOS RESERVADOS
L (AB) Sep. (AB) AASHTO (Puntual) MOMENTO CORTE
1.75 114,178 32,508
2.00 127,910 36,470
2.25 140,019 40,001
2.50 152,106 43,527
2.75 164,169 47,050
15.00
3.00 176,211 50,570
1.75 201,179 41,655
2.00 219,895 45,603
2.25 238,590 49,549
2.50 257,260 53,492
2.75 275,905 57,433
20.00
3.00 378,322 68,643
1.75 286,633 46,887
2.00 312,614 51,192
2.25 338,573 55,497
2.50 364,506 59,798
2.75 390,411 64,097
25.00
3.00 516,111 75,506
1.75 436,809 59,000
2.00 470,698 63,633
2.25 504,615 68,269
2.50 538,503 72,903
2.75 572,357 77,534
30.00
3.00 741,200 90,346
1.75 586,501 67,725
2.00 629,624 72,753
2.25 672,724 77,778
2.50 715,794 82,800
2.75 758,832 87,820
35.00
3.00 801,831 92,835
1.75 768,475 77,425
2.00 821,065 82,766
2.25 873,631 88,106
2.50 926,170 93,443
2.75 978,678 98,776
40.00
3.00 1,031,150 104,108
1.75 1,008,366 90,118
2.00 1,071,160 95,769
2.25 1,133,932 101,418
2.50 1,196,679 107,065
2.75 1,259,396 112,710
45.00
3.00 1,322,077 118,353
93
DERECHOS RESERVADOS
L (AB) Sep. (AB) AASHTO más 20% (Puntual) MOMENTO CORTE
1.75 116,720 33,300
2.00 130,815 37,376
2.25 143,288 41,019
2.50 155,737 44,659
2.75 168,164 48,295
15.00
3.00 180,569 51,929
1.75 204,612 42,421
2.00 223,819 46,479
2.25 243,004 50,535
2.50 262,165 54,587
2.75 281,300 58,637
20.00
3.00 384,207 69,957
1.75 290,819 47,616
2.00 317,398 52,026
2.25 343,955 56,434
2.50 370,486 60,840
2.75 396,989 65,243
25.00
3.00 523,286 76,757
1.75 441,638 59,690
2.00 476,217 64,422
2.25 510,824 69,156
2.50 545,402 73,889
2.75 579,946 78,618
30.00
3.00 749,478 91,529
1.75 591,886 68,377
2.00 635,779 73,499
2.25 679,648 78,617
2.50 723,487 83,732
2.75 767,294 88,846
35.00
3.00 811,063 93,954
1.75 774,346 78,043
2.00 827,774 83,472
2.25 881,179 88,900
2.50 934,557 94,325
2.75 987,903 99,747
40.00
3.00 1,041,214 105,167
1.75 1,014,664 90,703
2.00 1,078,357 96,438
2.25 1,142,029 102,171
2.50 1,205,676 107,902
2.75 1,269,292 113,630
45.00
3.00 1,332,873 119,357
94
DERECHOS RESERVADOS
L (AB) Sep. (AB) AASHTO (Distribuida) MOMENTO CORTE
1.75 87,071 22,716
2.00 96,930 25,280
2.25 105,167 27,411
2.50 113,381 29,539
2.75 121,572 31,663
15.00
3.00 129,741 33,784
1.75 164,622 32,421
2.00 178,116 35,051
2.25 191,588 37,678
2.50 205,036 40,302
2.75 218,459 42,924
20.00
3.00 315,652 52,814
1.75 244,361 38,594
2.00 264,303 41,715
2.25 284,222 44,835
2.50 304,117 47,952
2.75 323,983 51,065
25.00
3.00 443,643 61,290
1.75 392,437 51,819
2.00 419,987 55,426
2.25 447,566 59,035
2.50 475,115 62,643
2.75 502,630 66,248
30.00
3.00 665,134 78,034
1.75 543,549 61,739
2.00 580,537 65,912
2.25 617,500 70,082
2.50 654,435 74,249
2.75 691,336 78,414
35.00
3.00 728,200 82,574
1.75 730,387 72,681
2.00 777,535 77,344
2.25 824,660 82,006
2.50 871,758 86,665
2.75 918,824 91,321
40.00
3.00 965,855 95,975
1.75 978,523 86,639
2.00 1,037,053 91,794
2.25 1,095,563 96,946
2.50 1,154,046 102,096
2.75 1,212,499 107,244
45.00
3.00 1,270,918 112,390
95
DERECHOS RESERVADOS
L (AB) Sep. (AB) AASHTO más 20% (Distribuida) MOMENTO CORTE
1.75 93,049 24,310
2.00 103,762 27,101
2.25 112,853 29,461
2.50 121,921 31,816
2.75 130,966 34,168
15.00
3.00 139,989 36,517
1.75 173,833 34,264
2.00 188,642 37,156
2.25 203,430 40,046
2.50 218,193 42,933
2.75 232,932 45,818
20.00
3.00 331,442 55,972
1.75 257,423 40,684
2.00 279,231 44,103
2.25 301,017 47,522
2.50 322,777 50,937
2.75 344,510 54,350
25.00
3.00 466,036 64,873
1.75 409,971 54,157
2.00 440,027 58,097
2.25 470,110 62,041
2.50 500,164 65,983
2.75 530,184 69,922
30.00
3.00 695,193 82,042
1.75 566,175 64,325
2.00 606,395 68,867
2.25 646,591 73,407
2.50 686,758 77,943
2.75 726,891 82,478
35.00
3.00 766,987 87,007
1.75 758,724 75,515
2.00 809,920 80,582
2.25 861,094 85,649
2.50 912,240 90,713
2.75 963,354 95,774
40.00
3.00 1,014,433 100,833
1.75 1,013,192 89,721
2.00 1,076,675 95,315
2.25 1,140,137 100,908
2.50 1,203,573 106,498
2.75 1,266,979 112,087
45.00
3.00 1,330,350 117,673
96
DERECHOS RESERVADOS
L (AB) Sep. (AB) LRFD MOMENTO CORTE
1.75 144,069 40,479
2.00 162,070 45,580
2.25 178,450 50,249
2.50 194,807 54,914
2.75 211,140 59,576
15.00
3.00 227,452 64,235
1.75 247,231 50,865
2.00 272,526 56,130
2.25 297,799 61,391
2.50 323,049 66,650
2.75 348,273 71,906
20.00
3.00 457,268 84,432
1.75 351,946 57,337
2.00 387,257 63,135
2.25 422,546 68,933
2.50 457,810 74,727
2.75 493,045 80,518
25.00
3.00 628,075 93,421
1.75 524,481 70,690
2.00 570,894 76,993
2.25 617,336 83,298
2.50 663,748 89,602
2.75 710,127 95,903
30.00
3.00 891,494 110,385
1.75 699,631 80,654
2.00 758,916 87,529
2.25 818,177 94,401
2.50 877,409 101,270
2.75 936,608 108,137
35.00
3.00 995,768 114,999
1.75 910,163 91,594
2.00 982,993 98,959
2.25 1,055,801 106,323
2.50 1,128,581 113,684
2.75 1,201,329 121,042
40.00
3.00 1,274,043 128,398
1.75 1,181,710 105,526
2.00 1,269,267 113,379
2.25 1,356,803 121,229
2.50 1,444,313 129,077
2.75 1,531,793 136,923
45.00
3.00 1,619,238 144,768
97
DERECHOS RESERVADOS
98
MOM
ENTO
vs.
LON
GITU
D S=
1.75
m.
100,
000
600,
000
1,10
0,00
0
1,60
0,00
0
2,10
0,00
0
2,60
0,00
0
-400
,000
510
1520
2530
3540
4550
LONG
ITUD
DEL
PUE
NTE
(m)
MOMENTOS (K)
0
*m
4 EJ
ES
3S3
3-4
4-4
4-B3
80 T
on.
MEX
ICO
AASH
TO "P
" F=1
.00
AASH
TO "P
" F=1
.20
AASH
TO ""
W""
F=1.
00
AASH
TO ""
W""
F=1.
20
LRFD
DERECHOS RESERVADOS
99
MOME
NTO
vs. L
ONGI
TUD
S=2.0
0 m.
100,0
00
600,0
00
-400
,000
100,0
0
1,600
,000
2,100
,000
2,600
,000
05
1020
2530
3540
4550
LONG
ITUD
DEL
PUE
NTE
(m)
MOMENTO (K*m)
1,0
15
S
4 EJ
ES
3S3
3-4
4-4
4-B3
80 T
on.
MEXI
CO
AASH
TO "P
" F=1
.00
AASH
TO "P
" F=1
.20
AASH
TO ""
W""
F=1.
00
AASH
TO ""
W""
F=1.
20
LRFD
DERECHOS RESERVADOS
100
MOM
ENTO
vs.
LON
GITU
D S=
2.25
m.
100,
000
600,
000
1,10
0,00
0
1,60
0,00
0
2,10
0,00
0
2,60
0,00
0
MOMENTOS (K*m)
-400
,000
05
1015
2025
3035
4045
50
LONG
ITUD
DEL
PUE
NTE
(m)
4 EJ
ES
3S3
3-4
4-4
4-B3
80 T
on.
MEX
ICO
AASH
TO ""
W""
F=1.
00
AASH
TO ""
W""
F=1.
20
AASH
TO "P
" F=1
.00
AASH
TO "P
" F=1
.20
LRFD
DERECHOS RESERVADOS
101
MO
MEN
TO v
s. L
ONG
ITUD
S=2
.50
m.
100,
000
600,
000
1,10
0,00
0
1,60
0,00
0
2,10
0,00
0
2,60
0,00
0
MOMENTOS (K*m)
-400
,000
05
1015
2025
3035
4045
50
LONG
ITUD
DEL
PUE
NTE
(m)
AASH
TO ""
W""
F=1
.00
AASH
TO ""
W""
F=1
.20
AASH
TO "P
" F=1
.00
AASH
TO "P
" F=1
.20
MEX
ICO
80 T
on.
4 EJ
ES
LRFD
4-B3
3S3
3-4
4-4
DERECHOS RESERVADOS
102
MO
MEN
TO v
s. L
ONG
ITUD
S=2
.75
m.
100,
000
600,
000
1,10
0,00
0
1,60
0,00
0
2,10
0,00
0
2,60
0,00
0MOMENTOS (K*m)
-400
,000
05
1015
2025
3035
4045
50
LONG
ITUD
DEL
PUE
NTE
(m)
AASH
TO ""
W""
F=1.
00
AASH
TO ""
W""
F=1.
20
AASH
TO "P
" F=1
.00
AASH
TO "P
" F=1
.20
MEX
ICO
80 T
on.
4 EJ
ES
LRFD
4-B3
3S3
3-4
4-4
DERECHOS RESERVADOS
103
MO
MEN
TO v
s. L
ONG
ITUD
S=3
.00
m.
100,
000
600,
000
1,10
0,00
0
1,60
0,00
0
2,10
0,00
0
2,60
0,00
0
MOMENTOS (K*m)
-400
,000
05
1015
2025
3035
4045
50
LONG
ITUD
DEL
PUE
NTE
(m)
1.00
4 EJ
ES
3S3
3-4
4-4
4-B3
80 T
on.
MEX
ICO
AASH
TO "P
" F=1
.00
AASH
TO "P
" F=1
.20
AASH
TO ""
W""
F=
AASH
TO ""
W""
F=1.
20
LRFD
DERECHOS RESERVADOS
104
CORT
ES v
s. L
ONG
ITUD
S=1
.75
m.
35,0
00
85,0
00
135,
000
185,
000
235,
000
CORTES (K)
-15,
000
05
1015
2025
3035
4045
50
LONG
ITUD
DEL
PUE
NTE
(m)
AASH
TO ""
W""
F=1.
00
AASH
TO ""
W""
F=1.
20
AASH
TO "P
" F=1
.00
AASH
TO "P
" F=1
.20
MEX
ICO
80 T
on.
4 EJ
ES
LRFD
4-B3
3S3
3-4
4-4
DERECHOS RESERVADOS
105
CORT
ES v
s. L
ONG
ITUD
S=2
.00
m.
35,0
00
85,0
00
135,
000
185,
000
235,
000
CORTES (K)
-15,
000
05
1015
2025
3035
4045
50
LONG
ITUD
DEL
PUE
NTE
(m)
AASH
TO ""
W""
F=1.
00
AASH
TO ""
W""
F=1.
20
AASH
TO "P
" F=1
.00
AASH
TO "P
" F=1
.20
MEX
ICO
80 T
on.
4 EJ
ES
LRFD
4-B3
3S3
3-4
4-4
DERECHOS RESERVADOS
106
CORT
ES v
s. L
ONG
ITUD
S=2
.25
m.
35,0
00
85,0
00
135,
000
185,
000
235,
000
CORTES (K)
-15,
000
05
1015
2025
3035
4045
50
LONG
ITUD
DEL
PUE
NTE
(m)
AASH
TO ""
W""
F=1.
00
AASH
TO ""
W""
F=1.
20
AASH
TO "P
" F=1
.00
AASH
TO "P
" F=1
.20
MEX
ICO
80 T
on.
4 EJ
ES
LRFD
4-B3
3S3
3-4
4-4
DERECHOS RESERVADOS
107
CORT
ES v
s. L
ONG
ITUD
S=2
.50
m.
35,0
00
85,0
00
135,
000
185,
000
235,
000
CORTES (K)
-15,
000
05
1015
2025
3035
4045
50
LONG
ITUD
DEL
PUE
NTE
(m)
AASH
TO ""
W""
F=1
.00
AASH
TO ""
W""
F=1
.20
AASH
TO "P
" F=1
.00
AASH
TO "P
" F=1
.20
MEX
ICO
80 T
on.
4 EJ
ES
LRFD
4-B3
3S3
3-4
4-4
DERECHOS RESERVADOS
108
CORT
ES v
s. L
ONG
ITUD
S=2
.75
m.
35,0
00
85,0
00
135,
000
185,
000
235,
000
CORTES (K)
-15,
000
05
1015
2025
3035
4045
50
LONG
ITUD
DEL
PUE
NTE
(m)
AASH
TO ""
W""
F=1.
00
AASH
TO ""
W""
F=1.
20
AASH
TO "P
" F=1
.00
AASH
TO "P
" F=1
.20
MEX
ICO
80 T
on.
4 EJ
ES
LRFD
4-B3
3S3
3-4
4-4
DERECHOS RESERVADOS
109
CORT
ES v
s. L
ONG
ITUD
S=3
.00
m.
35,0
00
85,0
00
135,
000
185,
000
235,
000
CORTES (K)
-15,
000
05
1015
2025
3035
4045
50
LONG
ITUD
DEL
PUE
NTE
(m)
AASH
TO ""
W""
F=1.
00
AASH
TO ""
W""
F=1.
20
AASH
TO "P
" F=1
.00
AASH
TO "P
" F=1
.20
MEX
ICO
80 T
on.
4 EJ
ES
LRFD
4-B3
3S3
3-4
4-4
DERECHOS RESERVADOS
Conclusiones
CONCLUSIONES
• Todos los vehículos especificados por la norma COVENIN 614-87 (4
ejes, 3S3 de 48 Ton, 3-4, 4-4, 4-B3) generan solicitaciones iguales o
inferiores a las consideradas por la norma AASHTO ASD-LFD más
un incremento del 20%.
• El camión 3S3 de 80 Ton no especificado por la norma peri
representativo de las sobrecargas reales en nuestras carreteras,
produce solicitaciones que superan las especificadas por AASHTO
ASD-LFD. Sucede igual con el camión de referencia indicado en las
normas Mexicanas que si bien genera solicitaciones ligeramente
inferiores al camión 3S3 de 80 Ton, supera las solicitaciones del
camión AASHTO ASD-LFD.
• La norma AASHTO ASD-LFD incrementada en un 20% no es
suficiente para diseñar adecuadamente puentes de cualquier
longitud cuando se espera que por el pasen camiones 3S3 de 80
Ton como los que rutinariamente usan las empresas de carbón en el
Estado Zulia.
111
DERECHOS RESERVADOS
Conclusiones
• La norma AASHTO LRFD propone un camión virtual actualizado
(HL-93) cuya exigencia es superior a todos los camiones estudiados
en esta investigación.
112
DERECHOS RESERVADOS
Recomendaciones
RECOMENDACIONES
• En puentes donde se espera que pasen vehículos similares al 3S3
de 80 Ton de común uso en nuestra región, se recomienda utilizar el
procedimiento utilizado en esta investigación para determinar las
solicitaciones de diseño, en lugar de usar el camión AASHTO ASD-
LFD aumentado en un 20% tal como lo especifica el MTC
actualmente.
• La autoridad competente debe realizar estudios serios en relación a
las sobrecargas y los excesos de carga a los cuales se ven
sometidas nuestras carreteras y puentes a objeto de definir un
vehículo virtual que represente las solicitaciones reales para el
diseño de la infraestructura de puentes en Venezuela.
• Tomando en consideración que en Estados Unidos han adoptado a
partir del año 2007 como norma para diseño de puentes la AASHTO-
LRFD con su vehículo HL-93, derogando definitivamente la norma
AASHTO ASD-LFD, es necesario que en Venezuela demos un paso
114
DERECHOS RESERVADOS
Recomendaciones
adelante en este sentido y actualicemos nuestra normativa en
relación a este tema.
115
DERECHOS RESERVADOS
Bibliografía
BIBLIOGRAFIA
Instituto Mexicano del Transporte. Secretaria de Comunicaciones y
Transportes. MODELO DE CARGAS VIVAS VEHICULARES PARA DISEÑO
ESTRUCTURAL DE PUENTES. México. Año 1999. Publicación Técnica No. 118,
Sanfandila, Qro. 1999
COVENIN 2402-86 – TIPOLOGÍA DE LOS VEHÍCULOS DE CARGA. Venezuela.
COVENIN 614-87 – LIMITE DE PESO PARA VEHÍCULOS DE CARGAS.
Venezuela.
AASHTO. Guía PARA LAS DIMENSIONES Y PESOS MÁXIMOS DE
VEHÍCULOS AUTOMOTORES Y PARA LA OPERACIÓN DE VEHÍCULOS CON
CARGA INDIVISIBLE SOBREDIMENSIONADA Y CON SOBREPESO. Año
(1991). Washington. Usa.
Gaylord Jr- Gaylord – Robinson. ESTRUCTURAS DE CONCRETO. McGraw-Hill
(México) 1993.
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DERECHOS RESERVADOS
Bibliografía
Arias, F. GUÍA DE PROYECTO DE INVESTIGACIÓN. Editorial Episteme, Tercera
Edición. Año (1999)
Chávez, Nilda. INTRODUCCIÓN A LA INVESTIGACIÓN EDUCATIVA.
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