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Manual de Diseo de Puentes

Ministerio de Transportes y Comunicaciones Direccin General de Caminos y Ferrocarriles

El Ministerio de Transportes y Comunicaciones, en el marco de su rol normativo se propuso elaborar un Reglamento para el Diseo de Puentes. Es as como hace ya algn tiempo se culmin la versin inicial del citado documento, el mismo que fue revisado y mejorado con los aportes de especialistas en la materia. En enero del 2003, se public en la pgina web del MTC la versin revisada del Reglamento con el objeto de recibir los comentarios de los colegios profesionales, universidades, especialistas en la materia e ingenieros en general; como resultado de esta publicacin se recibieron valiosos aportes, observaciones y sugerencias que luego de ser evaluados fueron incorporados en el texto final del denominado Manual de Diseo de Puentes que fue aprobado mediante R.M. N 589-2003-MTC/02 del 31- 07-2003.

El Manual de Diseo de Puentes, establece las condiciones generales para la preparacin de un proyecto, as como las cargas a las que sern sometidas las estructuras, la resistencia de los materiales que la conforman, las deformaciones que se pueden producir y los mtodos de anlisis para evaluar su comportamiento con seguridad y estabilidad en su periodo de vida til.

Nuestro objetivo es que el referido Manual sea aplicado, a nivel nacional, en cualquier proyecto que involucre la construccin, rehabilitacin y/o ampliacin de un puente, uniformizando, de esta manera, los criterios de diseo y la presentacin de los estudios.

Como quiera que esta es una especialidad en constante evolucin, el MTC ha designado un Comit Permanente que se encargar de actualizar el Manual, incorporando nuevas normas segn los avances tecnolgicos que se presenten. Este Comit est conformado por especialistas de puentes del MTC, de la Universidad Nacional de Ingeniera, de las Universidades Particulares Ricardo Palma y Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas, del Colegio de Ingenieros y de la Asociacin Peruana de Caminos.

El MTC, con profunda satisfaccin, pone a disposicin de las entidades pblicas y privadas, miembros de la orden, estudiantes y pblico en general, el presente Manual de Diseo de Puentes en la seguridad de que se constituir en una herramienta til en el diseo de estas importantes estructuras.

Agosto de 2003 Lima, Per

Ing. Julio Escudero MezaDirector General de Caminos y Ferrocarriles

Edicion Digital del Manual de Diseo de Puentes, elaborado por:Direccin General de Caminos y FerrocarrilesPortal: www.mtc.gob.pe / E-mail: dgcyf@mtc.gob.peJr. Zorritos 1203 - Lima 1, Per Tefonos: (51 - 1) 3157800Fax: (51 - 1) 3157718

Manual deDISEO DE PUENTES

Ministerio de Transportes y Comunicaciones Direccin General de Caminos y Ferrocarriles2003

MANUAL DE DISEO DE PUENTES

Manual deDISEO DE PUENTES

Ministerio de Transportes y Comunicaciones Direccin General de Caminos y Ferrocarriles

DIRECTOR GENERAL DE CAMINOSING. JULIO ESCUDERO MEZA Y FERROCARRILES

DIRECTOR DE NORMATIVIDAD VIALING. ANA MONTTI SNCHEZ

Agosto de 2003 Lima, Per

MANUAL DE DISEO DE PUENTES

PROLOGO

La primera Especificacin Estndar para el diseo y construccin de puentes fue publicada en 1931 por AASHO, la entidad predecesora del AASHTO. El sub- comit de Puentes y Estructuras del AASHTO est conformado por los Ingenieros Jefe de Puentes de cada Departamento de Caminos de EE.UU., entidades que han tenido a su cargo la responsabilidad del diseo, construccin y mantenimiento de la mayora de puentes de EE.UU desde esa poca. Se consider natural por lo tanto que el AASHTO a travs de este subcomit sea el responsable de publicar y actualizar permanentemente las Especificaciones de Puentes.Desde un inicio, las Especificaciones de Puentes del AASHTO se convirtieron "de alguna forma" en una Norma Nacional adoptada no slo por los Departamentos Estatales de Caminos sino tambin por toda autoridad propietaria de puentes tanto en EE.UU como en otros pases. Se han publicado ediciones consecutivamente cada cuatro (4) aos, aproximadamente, y la Edicin 15va. se public en 1992.El conocimiento relacionado al Diseo de Puentes ha crecido enormemente desde 1931, tanto en los aspectos tericos como prcticos, gracias a trabajos de Investigacin sobre las propiedades de los materiales, en el desarrollo de nuevos y mejores materiales, en mtodos ms racionales y precisos sobre el comportamiento estructural, en el uso de tcnicas computacionales cada vez ms avanzadas, en el estudio de eventos externos particularmente peligrosos para puentes tales como sismos y socavacin, etc. A fin de mantener el paso con todos estos avances, el AASHTO autoriz al Sub-comit de Puentes y Estructuras, a publicar cada ao Documentos Internos (Interims) sobre Puentes, no solamente sobre las Especificaciones Estndares existentes, sino tambin para modificar paulatinamente y aumentar la veintena de documentos sobre Puentes y Estructuras que estn bajo su gua y auspicio.En 1986 el Sub-Comit hizo un pedido al Comit permanente en Investigaciones del AASHTO para que lleve a cabo una evaluacin de las Especificaciones de Diseo de Puentes, revise Especificaciones y Cdigos Extranjeros de Puentes, considere filosofas de diseo alternativas a las de las Especificaciones Estndar, y que efecte recomendaciones basadas en estas investigaciones. Este trabajo form parte del Programa Nacional Cooperativo de Investigacin en Carreteras (NCHRP) dirigido por el Comit Permanente de Investigacin del AASHTO y administrado para el AASHTO por el Consejo de Investigacin de Transporte (TRB). El trabajo fue completado en 1987, y como era de esperarse con una especificacin continuamente ajustada a lo largo de los aos, se encontr que las Especificaciones Estndar contenan vacos discernibles, inconsistencias y aun algunos conflictos. Adems de esto, las especificaciones no reflejaban ni incorporaban la filosofa de diseo ms reciente, el Diseo por Carga y Resistencia Factorada (LRFD), una

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filosofa que ha venido imponindose en otras reas de Ingeniera Estructural y en otras partes del mundo tal como Canad y Europa.

Desde su inicio hasta los primeros aos de la dcada del 70, la nica filosofa de diseo incorporada en las Especificaciones Estndar eran conocidas como el Diseo por Esfuerzos Permisibles (DEP o Working Stress Design, WSD). El DEP establece esfuerzos permisibles como un porcentaje de la capacidad de carga de un material, y requiere que los esfuerzos calculados no sobrepasen estos esfuerzos permisibles. A comienzos de los aos 70, el DEP comenz a ser mejorado a fin de tomar en cuenta la naturaleza variable de ciertos tipos de cargas tales como cargas vehiculares y fuerza de viento, a travs de factores ajustables de diseo, una filosofa de diseo conocida como Diseo por Factores de Carga (DFC o Load Factor DesIgn, LFD). Ambas filosofas de DEP y DFC estn reflejadas en la edicin actual de las Especificaciones Estndar.Una extensin filosfica adicional resulta de considerar la variabilidad en las propiedades de los elementos estructurales de manera similar a la variabilidad de las cargas. Aunque consideradas de una manera limitada en el DFC, la filosofa de diseo del LRFD toma en cuenta de una manera explcita la variabilidad en el comportamiento estructural de los elementos. La metodologa LRFD se basa en el uso extensivo de mtodos estadsticos, pero pone los resultados de una manera que es fcilmente utilizable por diseadores y analistas de puentes.La recomendacin principal de la evaluacin completada en 1987, entonces, fue el desarrollo de un Estndar LRFD totalmente nuevo. Un proyecto multianual excepcionalmente completo del NCHRP para alcanzar este objetivo fue aprobado por el Comit Permanente en Investigacin del AASHTO. Una vez comenzado el denominado Proyecto 12-33 del NCHRP tom cinco aos para completarse, y que result en el presente documento: Especificaciones LRFD AASHTO para el Diseo de Puentes. Bajo la revisin frecuente del Subcomit de Puentes y Estructuras del AASHTO y sus Veinte Comites, las especificaciones fueron desarrolladas por un equipo de ms de 50 miembros, incluyendo algunos de los mejores talentos en Ingeniera de Puentes en EE.UU. y el mundo.El esfuerzo incluye la incorporacin del conocimiento del estado del arte y la cooperacin y contribucin de grupos de la industria. Ha pasado por cinco versiones sucesivas, revisiones exhaustivas, y ha sido ensayado sistemticamente en diseos de prueba en la Divisin de Diseo de Puentes de Catorce Departamentos miembros del AASHTO, al igual que informalmente en muchos otros. Representa un gran paso en mejorar el diseo de puentes y establecer mtodos de anlisis mejor elaborados, que conducen al diseo de puentes con una serviciablidad superior, mayores facilidades de mantenimiento a largo plazo, y niveles de seguridad ms uniforme.

Como resultado de la publicacin Propuesta de Reglamento de Puentes en la pgina web del Ministerio de Transportes y Comunicaciones, se recibieron valiosos comentarios de los especialistas del medio, los cuales han sido evaluados y aceptados, por lo que se ha modificado la designacin de Reglamento a Manual de Diseo de Puentes.La Direccin General de Caminos y Ferrocarriles ha visto por conveniente conformar una Comisin Permanente con la participacin de profesionales del sector pblico y privado, con el fin de actualizar e introducir avances tecnolgicos en el texto del Manual. Hasta el perfeccionamiento del documento, se aceptar para el diseo de puentes, las normas dadas por la AASHTO en su edicin de vigencia.

TITULO PRELIMINAR

INTRODUCCIN AL MANUAL DE DISEO DE PUENTES

Este Manual de Diseo de Puentes brinda las pautas necesarias para el planeamiento, el anlisis y el diseo, de puentes carreteros y de puentes peatonales. Se especifican en cada caso los requisitos mnimos, quedando a criterio del usuario utilizar lmites ms estrictos o complementar estas especificaciones en lo que resulte pertinente.

El Ttulo I del Manual se refiere a los aspectos de ingeniera bsica, que incluyen los estudios topogrficos, hidrolgicos e hidrulicos, geolgicos, geotcnicos, de riesgo ssmico, impacto ambiental, trfico, alternativas de diseo vial, alternativas de anteproyecto y factibilidad; sin los cuales no sera posible desarrollar el proyecto. Estos aspectos tienen singular importancia, ms an por las condiciones muy variadas y a menudo difcilmente impuestas por la geografa y los desastres naturales.

El Manual es, en la mayor parte de los aspectos de diseo a los que se refiere el Ttulo II, una adaptacin de las Especificaciones de la American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), que han sido tradicionalmente las ms utilizadas por los profesionales peruanos dedicados al diseo y a la construccin de puentes. Para facilitar el trabajo del proyectista, se ha incluido tambin un anexo que resume las versiones ms recientes de mtodos simplificados de anlisis y diseo propuestos por la AASHTO.

En aspectos tales como las sobrecargas de camiones se mantienen las ideas bsicas de las especificaciones AASHTO. La sobrecarga especificada en este Manual corresponde a la denominada AASHTO HL-93.

El formato adoptado para este Manual es el de Cargas y Resistencias Factoradas (LRFD), lo que permite la consideracin adecuada de la variabilidad tanto en las cargas como en las propiedades de los elementos resistentes. Los puentes se disean para satisfacer una serie de condiciones lmite de seguridad y de servicio, todas ellas de igual importancia, teniendo en cuenta tambin aspectos constructivos, de posibilidad de inspeccin, de esttica y de economa. El formato LRFD es ms racional que el tradicional diseo en condiciones de servicio, lo que explica la tendencia mundial hacia la adopcin de cdigos en ese formato.

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I. DEFINICIONES

AnteproyectoConjunto de estudios iniciales que hacen posible la evaluacin de una solucin propuesta, antes de su desarrollo definitivo.

ProyectoComprende todos los estudios y documentos necesarios que hacen posible la construccin del puente. Los estudios son definitivos y realizados con informacin ms completa y detallada que a nivel de Anteproyecto. Generalmente el proyecto se prepara con fines de Licitacin de la Obra.

Estudios Bsicos de IngenieraConjunto de estudios para obtener los datos necesarios para la elaboracin de los anteproyectos y proyectos del puente. Los Estudios que pueden ser necesarios dependiendo de la magnitud y complejidad de la obra son: Estudios Topogrficos Estudios Hidrolgicos e Hidrulicos Estudios Geolgicos y Geotcnicos Estudios de Riesgo Ssmico Estudios de Impacto Ambiental Estudios de Trfico Estudios Complementarios Estudios de Trazos de la Va

Obras de Arte EspecialesConjuntos estructurales tales como puentes, viaductos, pasarelas, tneles, muros de gran tamao y otras obras de magnitud, tal que, por sus proporciones y caractersticas, requieren proyectos especficos desarrollados por ingenieros calificados, construidos bajo la responsabilidad de profesionales de experiencia y con la supervisin constante y adecuada en todas las fases de la construccin.

PuenteObra de arte especial requerida para atravesar a desnivel un accidente geogrfico o un obstculo artificial por el cual no es posible el trnsito en la direccin de su eje.

ViaductoPuente a desnivel sobre una va de trfico.

PontnPuente de longitud menor que 10 metros.

Especificaciones GeneralesSon aquellas instrucciones que definen las caractersticas de los materiales y los equipos a emplear, determinan los procedimientos constructivos, los mtodos de control de calidad y los criterios para la aceptacin o el rechazo de los materiales o de la construccin, fijan la modalidad de elaboracin de las valorizaciones y el cronograma de pagos. Son vlidas para las obras o para un grupo de obras del organismo contratante.

Especificaciones ParticularesInstrucciones que modifican las especificaciones generales, debido a las condiciones especiales de un proyecto determinado; deben ser justificadas por el autor del proyecto y aprobadas por el organismo contratante. Son vlidas solamente para el proyecto especfico.

Especificaciones ComplementariasInstrucciones referidas a obras particulares; establecen procedimientos y especificaciones sobre mtodos de ensayo no previstos en las normas nacionales vigentes ni en las instrucciones generales.

II . UNIDADES Y SMBOLOS

El sistema oficial de pesos y medidas en el Per es el Sistema Internacional de Unidades (SI). Sin embargo, debe reconocerse que es prctica comn en el medio la de utilizar unidades tcnicas tales como toneladas para expresar fuerzas o kgf/cm2 para los esfuerzos. Por lo tanto, para facilitar el trabajo de los ingenieros se ha optado por presentar las diversas cantidades en dos distintos sistemas de unidades: el sistema internacional y (entre parntesis) en el sistema tcnico.

La notacin se ajusta en lo posible a las normas ISO. Tambin en este aspecto ha sido necesario adaptarse a las costumbres establecidas, empleando smbolos que no son estrictamente los de esas normas pero que son de uso general. Los smbolos utilizados se detallan al inicio de cada captulo.

TITULO I:DE LA INGENIERIA BASICA

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TITULO I

DE LA INGENIERA BSICA

1.1 ESTUDIOS TOPOGRFICOS

1.1.1 Objetivos y AlcancesLos estudios topogrficos tendrn como objetivos: Realizar los trabajos de campo que permitan elaborar los planos topogrficos Proporcionar informacin de base para los estudios de hidrologa e hidrulica, geologa, geotecnia, as como de ecologa y sus efectos en el medio ambiente. Posibilitar la definicin precisa de la ubicacin y las dimensiones de los elementos estructurales. Establecer puntos de referencia para el replanteo durante la construccin.

Los estudios topogrficos debern comprender como mnimo lo siguiente: Levantamiento topogrfico general de la zona del proyecto, documentado en planos a escala entre 1:500 y 1:2000 con curvas de nivel a intervalos de 1 m y comprendiendo por lo menos 100 m a cada lado del puente en direccin longitudinal (correspondiente al eje de la carretera) y en direccin transversal (la del ro u otro obstculo a ser transpuesto). Definicin de la topografa de la zona de ubicacin del puente y sus accesos, con planos a escala entre 1/100 y 1/250 considerando curvas de nivel a intervalos no mayores que 1 m y con secciones verticales tanto en direccin longitudinal como en direccin transversal. Los planos debern indicar los accesos del puente, as como autopistas, caminos, vas frreas y otras posibles referencias. Deber igualmente indicarse con claridad la vegetacin existente. En el caso de puentes sobre cursos de agua deber hacerse un levantamiento detallado del fondo. Ser necesario indicar en planos la direccin del curso de agua y los lmites aproximados de la zona inundable en las condiciones de aguas mximas y mnimas, as como los observados en eventos de carcter excepcional. Cuando las circunstancias lo ameriten, debern indicarse los meandros del ro. Ubicacin e indicacin de cotas de puntos referenciales, puntos de inflexin y puntos de inicio y trmino de tramos curvos; ubicacin o colocacin de Bench Marks. Levantamiento catastral de las zonas aledaas al puente, cuando existan edificaciones u otras obras que interfieran con el puente o sus accesos o que requieran ser expropiadas.

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1.1.2 InstrumentacinLa instrumentacin y el grado de precisin empleados para los trabajos de campo y el procesamiento de los datos debern ser consistentes con la dimensin del puente y sus accesos y con la magnitud del rea estudiada. En cualquier caso los instrumentos y los procedimientos empleados debern corresponder a la mejor prctica de la ingeniera.

1.1.3 DocumentacinLa topografa de la zona donde se ubicar el puente deber documentarse mediante planos con curvas de nivel y fotografas, registros digitales e informes.Los informes debern detallar las referencias preliminares consultadas, la descripcin y las caractersticas tcnicas del equipo utilizado para la toma de datos, la metodologa seguida para el procesamiento de los datos de campo y la obtencin de los resultados.Si se dispusiera de estudios topogrficos previos, de zonas adyacentes o que involucren el rea del proyecto, stos debern ser revisados a fin de verificar la compatibilidad de la informacin obtenida.Los planos sern presentados en lminas de formatos A0 A1 de las Normas Tcnicas Peruanas, excepto cuando las dimensiones de la estructura hagan indispensable el uso de un formato distinto.Los registros digitales sern entregados en diskettes en un formato compatible con los programas especializados utilizados por el Ministerio.

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1.2 ESTUDIOS DE HIDROLOGIA E HIDRAULICA

1.2.1 ObjetivosLos objetivos de los estudios son establecer las caractersticas hidrolgicas de los regmenes de avenidas mximas y extraordinarias y los factores hidrulicos que conllevan a una real apreciacin del comportamiento hidrulico del ro que permiten definir los requisitos mnimos del puente y su ubicacin ptima en funcin de los niveles de seguridad o riesgos permitidos o aceptables para las caractersticas particulares de la estructura.Los estudios de hidrologa e hidrulica para el diseo de puentes deben permitir establecer lo siguiente:

Ubicacin ptima del cruce. Caudal mximo de diseo hasta la ubicacin del cruce. Comportamiento hidrulico del ro en el tramo que comprende el cruce. Area de flujo a ser confinada por el puente. Nivel mximo de agua (NMA) en la ubicacin del puente. Nivel mnimo recomendable para el tablero del puente. Profundidades de socavacin general, por contraccin y local. Profundidad mnima recomendable para la ubicacin de la cimentacin, segn el tipo de cimentacin. Obras de proteccin necesarias. Previsiones para la construccin del puente.

1.2.2 AlcancesEl programa de estudios debe considerar la recoleccin de informacin, los trabajos de campo y los trabajos de gabinete, cuya cantidad y alcance ser determinado en base a la envergadura del proyecto, en trminos de su longitud y el nivel de riesgo considerado.

Los estudios hidrolgicos e hidrulicos comprendern lo siguiente:

Evaluacin de estudios similares realizados en la zona de ubicacin del puente; en el caso de reemplazo de un puente colapsado es conveniente obtener los parmetros de diseo anteriores. Visita de campo; reconocimiento del lugar tanto en la zona de cruce como de la cuenca global. Recoleccin y anlisis de informacin hidromtrica y meteorolgica existente; esta informacin puede ser proporcionada por entidades locales o nacionales, por ejemplo: Ministerio de Agricultura, SENAMHI, o entidades encargadas de la administracin de los recursos hdricos del lugar. Caracterizacin hidrolgica de la cuenca, considerada hasta el cruce del curso de agua; en base a la determinacin de las caractersticas de

respuesta lluvia - escorrenta, y considerando aportes adicionales en la cuenca, se analizar la aplicabilidad de los distintos mtodos de estimacin del caudal mximo. Seleccin de los mtodos de estimacin del caudal mximo de diseo; parael clculo del caudal mximo a partir de datos de lluvia se tienen: el mtodo racional, mtodos en base a hidrogramas unitarios sintticos, mtodos empricos, etc., cuya aplicabilidad depende de las caractersticas de la cuenca; en caso de contarse con registros hidromtricos de calidad comprobada, puede efectuarse un anlisis de frecuencia que permitir obtener directamente valores de caudal mximo para distintas probabilidades de ocurrencia (periodos de retorno). Estimacin de los caudales mximos para diferentes periodos de retorno ysegn distintos mtodos; en todos los casos se recomienda llevar a cabo una prueba de ajuste de los distintos mtodos de anlisis de frecuencia (Gumbel, Log - Pearson Tipo III, Log Normal, etc.) para seleccionar el mejor. Adicionalmente, pueden corroborarse los resultados bien sea mediante factores obtenidos a partir de un anlisis regional o, de ser posible, evaluando las huellas de nivel de la superficie de agua dejadas por avenidas extraordinarias recientes. Evaluacin de las estimaciones de caudal mximo; eleccin del resultadoque, a criterio ingenieril, se estima confiable y lgico. Determinacin del periodo de retorno y la descarga mxima de diseo; el periodo de retorno depender de la importancia de la estructura y consecuencias de su falla, debindose garantizar un estndar hidrulico mayor para el diseo de la cimentacin del puente que el usualmente requerido para el dimensionamiento del rea de flujo a ser confinada por el puente. Caracterizacin morfolgica del cauce; es especialmente importante la determinacin de la estabilidad, esttica o dinmica, o inestabilidad del cauce, y asimismo, el aporte de escombros desde la cuenca, los cuales permitirn pre-establecer las condiciones a las que estar expuesta la estructura. Determinacin de las caractersticas fsicas del cauce, incluyendo las llanuras de inundacin; estas incluyen la pendiente del cauce en el tramo de estudio, dimetro medio del material del lecho tomado a partir de varias muestras del cauce, coeficientes de rugosidad considerando la presencia o no de vegetacin, materiales cohesivos, etc. Seleccin de secciones transversales representativas del cauce y obtencin del perfil longitudinal; la longitud del tramo a ser analizado depender de las condiciones de flujo previstas, por ejemplo, alteraciones aguas arriba o aguas abajo que debieran considerarse. Determinacin del perfil de flujo ante el paso del caudal de diseo a lo largo del cauce; se sugiere la utilizacin de los programas de cmputo HEC-2, HEC-RAS o similares.

Determinacin de las caractersticas hidrulicas del flujo; estas comprenden la velocidad media, ancho superficial, rea de flujo, pendiente de la lnea de energa, nivel de la superficie de agua, etc., cuyos valores son necesarios para la determinacin de la profundidad de socavacin. Determinacin de las profundidades de socavacin general, por contraccin, local y total. Evaluacin de las estimaciones de socavacin total. Recomendaciones de proteccin y/o consideraciones de diseo adicionales.

1.2.3 Consideraciones para el DiseoLos puentes ubicados en el cruce con un curso de agua deben ser diseados de modo que las alteraciones u obstculos que estos representen ante este curso de agua sean previstos y puedan ser admitidos en el desempeo de la estructura a lo largo de su vida til o se tomen medidas preventivas. Para esto deben establecerse las caractersticas hidrogeodinmicas del sistema fluvial con el objeto de determinar la estabilidad de la obra respecto al comportamiento del cauce. Es importante considerar la posible movilidad del cauce, el aporte de escombros desde la cuenca y los fenmenos de socavacin, as como la posibilidad de ocurrencia de derrumbes, deslizamientos e inundaciones.

Dado que, generalmente, el dao ocasional producido a la va y accesos aledaos al puente ante una avenida extraordinaria puede ser rpidamente reparado para restaurar el servicio de trfico y, de otro lado, un puente que colapsa o sufre daos estructurales mayores ante la erosin puede amenazar la seguridad de los transentes as como crear impactos sociales y prdidas econmicas significativas por un largo periodo de tiempo, debe considerarse mayor riesgo en la determinacin del rea de flujo a ser confinada por el puente que en la estimacin de las profundidades de socavacin.

El estudio debe indicar los periodos de sequa, de avenidas, y de transicin, para recomendar las previsiones a tomarse en cuenta antes, durante y despus de la construccin de las estructuras ubicadas en el cauce.

1.2.4 Interrelacin con los Estudios Geolgicos y GeotcnicosEn el caso de puentes sobre cursos de agua, la informacin sobre la geomorfologa y las condiciones del subsuelo del cauce y alrededores son complementarias con aquella obtenida de los estudios hidrolgicos. El diseo de los elementos de la subestructura se realizar tomando en cuenta los aspectos de ingeniera estructural, geotcnica e hidrulica en forma conjunta. El nivel de ubicacin de la cimentacin depende del tipo de cimentacin, esto es, si es superficial o profunda, va apoyada sobre roca o suelo, etc. y deber estar por debajo de las profundidades de socavacin estimadas.

1.2.5 Informacin de ApoyoPara el ptimo logro de los objetivos, el estudio de hidrologa e hidrulica debe apoyarse en la siguiente informacin adicional: Perfil estratigrfico del suelo. Tamao, gradacin del material del lecho. Secciones transversales del cauce. Vista en planta del curso de agua. Caractersticas de la cuenca. Datos de erosin en otros puentes. Historial de avenidas. Ubicacin del puente respecto a otras estructuras. Carcter del curso de agua (perenne, intermitente, etc.). Geomorfologa del lugar (con llanuras de inundacin; cruza deltas o abanicos aluviales, mendrico, recto, trenzado, etc.). Historial erosivo del curso de agua. Historial de desarrollo del curso de agua y de la cuenca. Adquirir mapas, fotografas areas; entrevistar residentes locales; revisar proyectos de recursos hdricos planificados a futuro. Evaluacin cualitativa del lugar con un estimado del potencial de movimiento del curso de agua y su efecto sobre el puente.

1.2.6 Documentacin RequeridaLos estudios debern ser documentados mediante un informe que contendr, como mnimo, lo siguiente:

Caractersticas del ro en la zona del proyecto Rgimen de caudales Caractersticas hidrulicas Caudal de diseo y periodo de retorno Definicin de la luz del puente y de los niveles del fondo de la superestructura Profundidadmnimarecomendableparalaubicacindela cimentacin, segn el tipo de cimentacin. Caractersticas de las obras de defensa y de encauzamiento Conclusiones y Recomendaciones

1.3 ESTUDIOS GEOLGICOS Y GEOTECNICOS

1.3.1 Estudios Geolgicos

1.3.1.1 OBJETIVOSEstablecer las caractersticas geolgicas, tanto local como general de las diferentes formaciones geolgicas que se encuentran identificando tanto su distribucin como sus caractersticas geotcnicas correspondientes.

1.3.1.2 ALCANCEEl programa de estudios deber considerar exploraciones de campo, cuya cantidad ser determinada en base a la envergadura del proyecto.Los estudios geolgicos y geotcnicos comprendern: Revisin de informacin existente y descripcin de la geologa a nivel regional y local. Descripcin geomorfolgica. Zonificacin geolgica de la zona. Definicin de las propiedades fsicas y mecnicas de suelos y/o rocas. Definicin de zonas de deslizamientos, huaycos y aluviones sucedidos en el pasado y de potencial ocurrencia en el futuro. Recomendacin de canteras para materiales de construccin. Identificacin y caracterizacin de fallas geolgicas.

1.3.2 Estudios Geotcnicos

1.3.2.1. OBJETIVOSEstablecer las caractersticas geotcnicas, es decir, la estratigrafa, la identificacin y las propiedades fsicas y mecnicas de los suelos para el diseo de cimentaciones estables.

1.3.2.2. ALCANCESEl estudio debe considerar exploraciones de campo y ensayos de laboratorio, cuya cantidad ser determinada en base a la envergadura del proyecto, en trminos de su longitud y las condiciones del suelo. Los estudios debern comprender la zona de ubicacin del puente, estribos, pilares y accesos.Los Estudios geotcnicos comprendern: Ensayos de campo en suelos y/o rocas. Ensayos de laboratorio en muestras de suelo y/o roca extradas de la zona. Descripcin de las condiciones del suelo, estratigrafa e identificacin de los estratos de suelo o base rocosa.

Definicin de tipos y profundidades de cimentacin adecuados, as como parmetros geotcnicos preliminares para el diseo del puente a nivel de anteproyecto. Dependiendo de la envergadura del proyecto y del tipo de suelo se podrn realizar ensayos de refraccin ssmica, complementados por perforaciones o excavaciones de verificacin en sustitucin a los trabajos antes mencionado. Presentacin de los resultados y recomendaciones sobre especificaciones constructivas y obras de proteccin.

1.3.2.3 SONDAJESLa cantidad y profundidad de sondajes deber tomar en cuenta la magnitud y complejidad del proyecto. En el caso de puentes de hasta 100 metros, se prever como mnimo un sondaje de exploracin por cada componente, sea ste estribo, zapata, pilar, bloque de anclaje, grupo de pilotes, etc. Dependiendo de las caractersticas del proyecto y del tipo de terreno este mnimo podr reducirse a un solo sondaje complementado por ensayos de refraccin ssmica. En caso de puentes de gran longitud, deber tomarse en cuenta la variabilidad de las condiciones del terreno a lo largo del eje del puente.La profundidad de las exploraciones y sondajes estar definida considerando un predimensionamiento de la cimentacin y las condiciones locales del subsuelo. Si las condiciones locales del subsuelo lo requieren, se requerir extender la profundidad de los sondajes, por debajo del nivel de cimentacin, de 2 a 3 veces el ancho previsto de las zapatas 2 metros bajo el nivel inferior de las cimentaciones profundas. En el caso de macizos rocosos, se requerir extender la profundidad de los sondajes de 1 a 3 metros por debajo del nivel estimado de cimentacin.

1.3.2.4 ENSAYOS DE CAMPOLos ensayos de campo sern realizados para obtener los parmetros de resistencia y deformacin de los suelos o rocas de fundacin as como el perfil estratigrfico con sondajes que estarn realizadas en funcin de la longitud del puente, nmero de estribos, pilares y longitud de accesos. Los mtodos de ensayo realizados en campo deben estar claramente referidos a prcticas establecidas y normas tcnicas especializadas relacionadas con los ensayos respectivos. Pueden considerarse los ensayos que se listan a continuacin:a) Ensayos en Suelos: Ensayo de Penetracin Estndar (SPT) Ensayo de Cono Esttico (CPT) Ensayo de Veleta de Campo Ensayo de Presurometra Ensayo de Placa Esttico Ensayo de Permeabilidad Ensayo de Refraccin Ssmica

b) Ensayos en Rocas: Ensayo de Compresin Uniaxial en Roca dbil Determinacin de la Resistencia al Corte Directo, en discontinuidades de roca Ensayo de Carga en Placa Flexible Ensayo de Carga en Placa Rgida Ensayo con el Mtodo de Fracturamiento Hidrulico

1.3.2.5 ENSAYOS DE LABORATORIOLos mtodos usados en los ensayos de laboratorio deben estar claramente referidos a normas tcnicas especializadas relacionadas con los ensayos respectivos. Pueden considerarse los ensayos que se listan a continuacin:

a) Ensayos en Suelos: Contenido de humedad Gravedad especfica Distribucin granulomtrica Determinacin del lmite liquido y lmite plstico Ensayo de corte directo Ensayo de compresin no-confinada Ensayo triaxial no consolidado - no drenado Ensayo triaxial consolidado - no drenado Ensayo de consolidacin Ensayo de permeabilidad Ensayo Proctor Modificado y CBR

b) Ensayos en Rocas: Determinacin del modulo elstico Ensayo de compresin triaxial Ensayo de compresin no confinada Ensayo de resistencia a la rotura

1.3.3 Interrelacin con los Estudios HidrolgicosEn caso de puentes sobre cursos de agua, la informacin sobre la geomorfologa y las condiciones del subsuelo del cauce y alrededores son complementarias con aquella obtenida de los estudios hidrolgicos. El diseo de los elementos de la subestructura se realizar tomando en cuenta adems la influencia de la socavacin y la subpresin en el diseo. El nivel de cimentacin deber estar por debajo de la profundidad de socavacin estimada.

1.3.4 DocumentacinLos estudios debern ser documentados mediante un informe que contendr, como mnimo, lo siguiente: Exploracin geotcnica. Indicacin de sondajes y ensayos de campo y laboratoriorealizados. Se indicarn las normas de referencia usadas para la ejecucin de los ensayos. Los resultados de los sondajes deben ser presentados con descripciones precisas de los estratos de suelo y/o base rocosa, clasificacin y propiedades fsicas de los suelos y/o roca, indicacin del nivel fretico y resultados de los ensayos de campo. Descripcin precisa de los estratos de suelos, clasificacin y propiedades fsicas delos suelos. Indicacin del nivel fretico De los resultados de ensayos de campo y de laboratorio. Como mnimo se deben establecer los siguientes parmetros, de acuerdo al tipo de suelo: peso volumtrico, resistencia al corte, compresibilidad, potencial de expansin o de colapso, potencial de licuacin. En caso de rocas, se debern establecer: dureza, compacidad, resistencia al intemperismo, ndice de calidad y resistencia a la compresin. Tipos y profundidades de cimentacin recomendadas. Normas de referencia usados en los ensayos. Canteras para materiales de construccin y caractersticas de los materiales de las canteras. Zonas de deslizamientos, huaycos y aluviones pasados. Conclusiones y recomendaciones.

1.4 ESTUDIOS DE RIESGO SSMICO

1.4.1 ObjetivosLos estudios de riesgo ssmico tendrn como finalidad la determinacin de espectros de diseo que definan las componentes horizontal y vertical del sismo a nivel de la cota de cimentacin.

1.4.2 Requisitos MnimosEn ningn caso sern las fuerzas ssmicas menores que aquellas especificadas en la seccin 2.4.3.11 del Ttulo II del presente Manual.

1.4.3 Requerimiento de los EstudiosEl alcance de los estudios de riesgo ssmico depender de:

La zona ssmica donde se ubica el puente El tipo de puente y su longitud Las caractersticas del suelo

Para los casos siguientes podrn utilizarse directamente las fuerzas ssmicas mnimas especificadas en el Ttulo II de este Manual, sin que se requieran estudios especiales de riesgo ssmico para el sitio:

Puentes ubicados en la zona ssmica 1, independientemente de las caractersticas de la estructura. Puentesdeunasolaluz,simplementeapoyadosenlosestribos, independientemente de la zona donde se ubiquen. Otros puentes que no correspondan a los casos explcitamente listados en lo que sigue.

Se requerirn estudios de riesgo ssmico para los puentes que se ubiquen en las zonas 1, 2, 3 4, en los siguientes casos:

Puentes colgantes, puentes atirantados, puentes de arco y todos aquellos puentes con sistemas estructurales no convencionales, siempre que - en cualquiera de los casos mencionados - se tenga una luz de ms de 90m. y/o el suelo corresponda al perfil tipo S4. Otros puentes, incluyendo puentes continuos y simplemente apoyados de mltiples luces, con una longitud total de la estructura mayor o igual a 150 m.

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1.4.4 AlcancesCuando se requiera un estudio de riesgo ssmico para el sitio, ste deber comprender como mnimo lo siguiente:

Recopilacin y clasificacin de la informacin sobre los sismos observados en el pasado, con particular referencia a los daos reportados y a las posibles magnitudes y epicentros de los eventos. Antecedentes geolgicos, tectnica y sismotctonica y mapa geolgico de la zona de influencia. Estudios de suelos, definindose la estratigrafa y las caractersticas fsicas ms importantes del material en cada estrato. Cuando sea procedente, deber determinarse la profundidad de la capa fretica. Prospeccin geofsica, determinndose velocidades de ondas compresionales y de corte a distintas profundidades Determinacin de las mximas aceleracin, velocidad y desplazamiento en el basamento rocoso correspondientes al sismo de diseo y al mximo sismo creble. Para propsitos de este Reglamento se define como sismo de diseo al evento con 10% de probabilidad de excedencia en 50 aos, lo que corresponde a un perodo de retorno promedio de aproximadamente 475 aos. Se considera como mximo sismo creble a aquel con un perodo medio de retorno de 2500 aos. Determinacin de espectros de respuesta (correspondientes al sismo de diseo) para cada componente, a nivel del basamento rocoso y a nivel de la cimentacin.

1.4.5 Mtodos de anlisisLa informacin de sismos pasados deber comprender una regin en un radio no menor que 500 km desde el sitio en estudio.El procesamiento de la informacin se har utilizando programas de cmputo de reconocida validez y debidamente documentados. Debern igualmente justificarse las expresiones utilizadas para correlacionar los diversos parmetros.Los espectros de respuesta sern definidos a partir de la aceleracin, la velocidad y el desplazamiento mximos, considerando relaciones tpicas observadas en condiciones anlogas.Cuando la estratigrafa sea aproximadamente uniforme, los estudios de amplificacin ssmica podrn realizarse con un modelo monodimensional. El modelo deber ser capaz de transmitir componentes de hasta 25 Hertz sin filtrar significativamente la seal.

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1.4.6 DocumentacinEl estudio deber ser documentado mediante un informe que contendr, como mnimo, lo siguiente:

Base de datos de eventos ssmicos utilizada para el estudio Resultados de los estudios de geologa, tectnica y sismotectnica de suelos y de la prospeccin geofsica. Hiptesis y modelos numricos empleados, justificando los valores utilizados. Esta informacin deber ser presentada con un detalle tal que permita a cualquier otro especialista reproducir los resultados del estudio. Espectros de respuesta a nivel del basamento rocoso y a nivel de cimentacin. Conclusiones y recomendaciones.

1.5 ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTAL

1.5.1 Enfoque

La Construccin de un puente modifica el medio y en consecuencia las condiciones socio - econmicas, culturales y ecolgicas del mbito donde se ejecutan; y es all cuando surge la necesidad de una evaluacin bajo un enfoque global ambiental. Muchas veces esta modificacin es positiva para los objetivos sociales y econmicos que se tratan de alcanzar, pero en muchas otras ocasiones la falta de un debido planeamiento en su ubicacin, fase de construccin y etapa de operacin puede conducir a serios desajustes debido a la alteracin del medio.

1.5.2 Objetivos y Alcances

Los estudios ecolgicos tendrn como finalidad:

Identificar en forma oportuna el problema ambiental, incluyendo una evaluacin de impacto ambiental en la concepcin de los proyectos. De esta forma se disearn proyectos con mejoras ambientales y se evitar, atenuar o compensar los impactos adversos. Establecer las condiciones ambientales de la zona de estudio. Definir el grado de agresividad del medio ambiente sobre la subestructura y la superestructura del puente. Establecer el impacto que pueden tener las obras del puente y sus accesos sobre el medio ambiente, a nivel de los procedimientos constructivos y durante el servicio del puente. Recomendar las especificaciones de diseo, construccin y mantenimiento para garantizar la durabilidad del puente.

1.5.3 Requerimiento de los Estudios

La evaluacin de Impacto Ambiental ser establecida por la autoridad competente y es necesaria sobre todo en aquellos proyectos con mayor potencial para impactar negativamente en el ambiente como son las nuevas estructuras.Los estudios deben desarrollarse basndose en el Marco Legal de la Constitucin Poltica del Per promulgado el ao de 1993, en la Resolucin Ministerial N171-94- TCC/15.03 del 25 de Abril de 1994 que aprueba los "Trminos de Referencia para Estudios de Impacto Ambiental en la Construccin Vial y en el "Manual Ambiental para el Diseo y Construccin de Vas" propuesto por la Direccin General del Medio Ambiente.

1.5.4 Mtodos de Anlisis

La metodologa a seguir en un estudio de Impacto Ambiental ser la siguiente:

1. Identificacin de ImpactosConsiste en identificar los probables impactos a ser investigados, para lo cual es necesario conocer primero de la manera ms amplia el escenario sobre el cual incide el proyecto; cuya ubicacin, ejecucin y operacin afectar el entorno ecolgico. As mismo, es imprescindible el conocimiento del proyecto a desarrollar, que involucra no slo el contexto tcnico sino tambin las repercusiones sociales y experiencias del desarrollo de este tipo de proyectos en otros escenarios.

2. Previsin de ImpactosEl objetivo en este nivel esta orientado hacia la descripcin cuantitativa o cualitativa, o una combinacin de ambas, de las principales consecuencias ambientales que se han detectado en el anlisis previo.

3. Interpretacin de ImpactosImplica analizar cuan importante es la alteracin medio ambiental en relacin a la conservacin original del rea.

4. Informacin a las comunidades y a las autoridades sobre los impactos ambientalesEn esta etapa hay que sintetizar los impactos para presentarlos al pblico que ser afectado por los impactos ambientales detectados; y a las autoridades polticas con poder de decisin. La presentacin deber ser lo suficientemente objetiva para mostrar las ventajas y desventajas que conlleva la ejecucin del proyecto.

5. Plan de Monitoreo o Control AmbientalFundamentalmente en esta etapa se debe tener en cuenta las propuestas de las medidas de mitigacin y de compensacin, en funcin de los problemas detectados en los pasos previos considerados en el Estudio; asimismo, la supervisin ambiental sustentada en normas legales y tcnicas para el cumplimiento estricto de las recomendaciones.

1.5.5 Informacin mnima que requieren los estudios de Impacto Ambiental en Puentes

La informacin mnima para un estudio de Impacto Ambiental en Puentes ser:1. Fauna silvestre2. Flora adyacente3. Presencia de agua en el cauce4. Relieve topogrfico5. Deforestacin en los taludes del cauce6. Probabilidad de erosin lateral de los taludes7. Material sedimentado en el Lecho del cauce8. Presencia de recursos hidrobiolgicos9. Valor esttico del paisaje 10.Densidad de poblacin11.Red de transportes adyacentes. 12.Otras estructuras adyacentes

1.5.6 Documentacin

Los estudios debern ser documentados mediante un informe que contendr, como mnimo lo siguiente:

Descripcin de los componentes ambientales del rea de influencia del Proyecto Anlisis de la informacin sobre el estado de los puentes adyacentes a la zona del proyecto. Aplicaciones Metodolgicas e identificacin de Impactos Ambientales Potenciales. Identificacin de Medidas Preventivas y Correctivas Conclusiones y Recomendaciones

1.6 ESTUDIOS DE TRFICO

1.6.1 Objetivos

Cuando la magnitud envergadura de la obra as lo requiera, ser necesario efectuar los estudios de trfico correspondiente a volumen y clasificacin de trnsito en puntos establecidos, con el objetivo de determinar las caractersticas de la infraestructura vial y la superestructura del puente.

1.6.2 Metodologa

La metodologa a seguir ser la siguiente:

Conteo de TrficoSe definirn estaciones de conteo ubicadas en el rea de influencia (indicando en un grfico). Se colocar personal clasificado, provisto de formatos de campo, donde anotarn la informacin acumulada por cada rango horario.

Clasificacin y Tabulacin de la InformacinSe debern adjuntar cuadros indicando el volumen y clasificacin vehicular por estacin.

Anlisis y consistencia de la informacinEsto se llevar a cabo comparando con estadsticas existentes a fin de obtener los factores de correccin estacional para cada estacin.

Trfico actualSe deber obtener el ndice Medio Diario (I.M.D) de los conteos de volmenes de trfico y del factor de correccin determinado del anlisis de consistencia.

1.6.3 Documentacin

Los estudios debern ser documentados mediante un informe que contendr como mnimo lo siguiente:

Resultados de clasificacin por tipo de vehculo para cada estacin y por sentido. Resultados de vehculos totales para cada estacin y por sentido. ndice Medio Diario (I.M.D) por estacin y sentido. Plano ubicando las estaciones de conteo e indicando cada sentido. Conclusiones y Recomendaciones

1.7 ESTUDIOS COMPLEMENTARIOS

1.7.1 Objetivos

Realizar coordinaciones con Entidades Pblicas, Entidades del Sector Privado y con terceros a fin de cumplir con todo lo estipulado en los trminos de referencia.

1.7.2 Alcances

Los estudios se refieren a aquellos trabajos que son complementarios a los estudios bsicos, como son las Instalaciones Elctricas, Instalaciones Sanitarias, Sealizacin, Coordinaciones con terceros y cualquier otro que sea necesario al proyecto.En lo que se refiere a Instalaciones Elctricas, la factibilidad del servicio, as como su punto de aplicacin, y en lo que se refiere a Instalaciones Sanitarias, la verificacin y posibles influencias de las redes existentes de Agua y/o Desage sern coordinadas con los organismos encargados de los servicios de Electricidad y Saneamiento respectivamente.

La sealizacin deber estar de acuerdo con las necesidades del puente y accesos y en concordancia con el Manual de Sealizacin vigente. Cualquier imprevisto o problema deber ser coordinado con la Municipalidad respectiva y/o con terceros que pudieran estar relacionados.

1.7.3 Documentacin

Se deber documentar mediante un informe detallado de todas las coordinaciones efectuadas. Este informe deber incluir por lo menos:

Documentos que iniciaron las coordinaciones y sus respectivos documentos de respuesta. El informe deber indicar los puntos ms importantes de las coordinaciones, indicando fechas, nombres y direcciones o telfono de los responsables de dichas coordinaciones. Planos y/o esquemas que se requieran Conclusiones y recomendaciones.

1.8 ESTUDIOS DE TRAZO Y DISEO VIAL DE LOS ACCESOS

1.8.1 Objetivos

Definicin de las caractersticas geomtricas y tcnicas del tramo de carretera que enlaza el puente en su nueva ubicacin con la carretera existente.

1.8.2 Alcances

Los estudios comprenden : Diseo Geomtrico : Definicin del alineamiento horizontal y perfil longitudinal del eje en los tramos de los accesos . Definicin de las caractersticas geomtricas (ancho) de la calzada, bermas y cunetas en las diferentes zonas de corte y relleno de los accesos.

Trabajos Topogrficos :

Levantamiento topogrfico con curvas a nivel cada 1 m y con secciones transversales cada 10 20 m Estacado del eje con distancias de 20 m para tramos en tangente y cada 10 m para tramos en curva. Referenciacin de los vrtices (PI) de la poligonal definitiva y los puntos de principio (PC) o fin (PT) de las curvas, respecto a marcas en el terreno o monumentacin de concreto debidamente protegidos que permitan su fcil ubicacin. Clculo de las coordenadas de los vrtices de la poligonal definitiva teniendo como referencia los hitos geodsicos ms cercanos.

Diseo de Pavimentos :

Determinacin de las caractersticas geomtricas y dimensiones tcnicas del pavimento de los accesos, incluyendo la carpeta asfltica, base y sub-base.

Diseo de sealizacin

Ubicacin de cada tipo de seal con su croquis respectivo.

1.8.3 Documentacin

Los estudios debern ser documentados mediante un informe que contendr como mnimo lo siguiente:

Planos de curvas a nivel de una franja de ancho mnimo de 100 m. mostrando el alineamiento horizontal adoptado de los acceso. Perfil longitudinal de los accesos. Secciones transversales tpicas en corte y relleno. Clculos justificatorios, Dimensiones y especificaciones tcnicas de pavimentos, base, sub-base y superficie de rodadura.

1.9 ESTUDIOS DE ALTERNATIVAS A NIVEL DE ANTEPROYECTO

1.9.1 Objetivos

Preparar anteproyectos en base a las condiciones naturales de la zona de emplazamiento del puente (estudios de ingeniera bsica) y a las diversas soluciones tcnicamente factibles, para luego de una evaluacin Tcnico - Econmica elegir la o las soluciones ms convenientes.

1.9.2 Alcances

En esta parte se definir las caractersticas bsicas o esenciales del puente de cada alternativa de anteproyecto a nivel de un pre-dimensionamiento y que permita su evaluacin tcnica y econmica antes de su desarrollo definitivo. El anteproyecto deber definir como mnimo lo siguiente:

Longitud total y tipo de estructura Dimensiones de las secciones transversales tpicas. Altura de la rasante y glibo Tipo de estribos y cimentacin, anotando las dimensiones bsicas Longitud de accesos Procedimientos constructivos Metodologas principales de clculo Metrados, costos estimados y presupuesto Plano topogrfico de ubicacin del puente con indicacin de los puntos de referencia y niveles Criterios de Hidrologa, Hidrulica y Geotecnia que justifique la solucin adoptada.

1.9.3 Documentacin

El estudio deber ser documentado mediante un informe que contendr como mnimo, lo siguiente:

Descripcin y Anlisis de cada alternativa Planos de planta, elevacin cortes principales y plano de ubicacin para cada alternativa. Conclusiones y recomendaciones.

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TITULO II: DEL PROYECTO DE INGENIERIA

MANUAL DE DISEO DE PUENTES

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TITULO II

DEL PROYECTO DE INGENIERA

2.1 ELEMENTOS DEL PROYECTO

2.1.1 Generalidades

Para los fines de este Manual de Diseo se establecen los elementos que componen el proyecto. Se requieren estudios multidisciplinarios cuyos datos son clasificados en dos grupos:

2.1.1.1 INFORMACIN DE LA INGENIERA BSICA

Son aquellos estudios que se requieren para la concepcin de las alternativas de diseo del proyecto.

2.1.1.2 ELEMENTOS BSICOS DEL PROYECTO.

Son aquellos elementos cuyo uso determina las dimensiones y las caractersticas de detalle del proyecto. En esta clasificacin se consideran:

Normas Generales Materiales

Antes del inicio del proyecto es indispensable que el proyectista haya inspeccionado la zona del proyecto y tenga pleno conocimiento de las condiciones regionales del mismo.

2.1.2 Informacin de la Ingeniera Bsica

La informacin a considerar en el proyecto de un puente son los siguientes: Estudios Topogrficos Estudios de Hidrologa e Hidrulica Estudios Geolgicos y Geotcnicos Estudios de Riesgo Ssmico Estudios de Impacto Ambiental Estudios de Trfico Estudios Complementarios Estudios de Trazo de la va Estudios de Alternativa de Anteproyecto

MANUAL DE DISEO DE PUENTES

2.1.3 Elementos Bsicos del Proyecto

2.1.3.1 DEFINICIN

Se consideran como elementos bsicos del proyecto los reglamentos y normas generales vigentes al momento de la convocatoria a los estudios, especificaciones, manuales, detalles estndar y principios bsicos que debe ser seguido en la elaboracin de los proyectos de puentes.

2.1.3.2 NORMAS GENERALES

La preparacin de los proyectos deber seguir las condiciones generales establecidas en el presente Manual de Diseo. El desarrollo de todos los elementos del proyecto deber ser efectuado de acuerdo con las normas nacionales vigentes y, en los casos que se indique, de acuerdo con normas extranjeras relacionadas con la especialidad.

2.1.3.3 MATERIALES

Los materiales debern satisfacer las especificaciones de las normas indicadas en este Manual de Diseo, tal como se especifica aqu y en el Art. 2.5.El uso de un material para el cual no exista normalizacin alguna, deber ser autorizado por la entidad competente durante la fase del anteproyecto.

2.1.3.3.1 Concreto

El concreto empleado en la construccin de puentes debe ser dosificado y controlado, conforme a lo establecido en el Art. 2.5 y, de esta norma de referencia. En el proyecto se deber especificar la resistencia, caracterstica necesaria para atender todas las solicitaciones durante el tiempo de vida til previsto. Adems debern ser indicados el dimetro mximo del agregado, relacin agua-cemento y otras caractersticas que garanticen una durabilidad y apariencia adecuadas para el concreto.Los materiales componentes del concreto; cemento, agregados, agua y, eventualmente, aditivos, debern cumplir con las especificaciones de las Normas Tcnicas Peruanas (NTP) correspondientes. Este manual puede referirse a la Norma Tcnica de Edificacin NTE-060 de Concreto Armado, captulo 3 - Materiales.Debern ser establecidas las propiedades del concreto tales como la resistencia especificada, compresin, fluencia, contraccin y coeficiente de dilatacin trmica. Las resistencias que se especifiquen se consideran mnimas de tal forma que sean siempre respetadas durante las etapas de diseo y construccin de las obras. La adopcin de los valores indicados debe ser hecha luego de haber verificado la posibilidad de obtencin de las resistencias especificadas en el lugar de la obra.

2.1.3.3.2 Acero

Las armaduras de los elementos de concreto armado o preesforzado pueden estar constituidas por alambres, barras, cables y torones de acero. En el caso de puentes metlicos se especificarn los aceros estructurales para cada uno de los elementos, as como para los elementos de conexin (placas, pernos, soldadura). Debern ser establecidas las siguientes propiedades: resistencia a la fluencia, resistencia mxima a la rotura, dureza a la incisin, ductilidad, soldabilidad y calidad del acero terminado.

Para el caso de armaduras de concreto armado, se puede hacer referencia a la norma NTE E-060, captulo 3 - Materiales; el valor caracterstico del acero es la resistencia de fluencia del material empleado.

El acero para las armaduras de preesforzado debe cumplir con las especificaciones ASTM correspondientes; el valor caracterstico es la resistencia a la fluencia en caso de barras y cables, el valor mnimo de la traccin a 1% de deformacin en el caso de torones, o el valor nominal que corresponde al cociente de la carga mnima a 1% de deformacin entre el rea nominal de la seccin transversal.El acero de las placas de apoyo para el confinamiento de los elastmeros, deber ser especificado en funcin a los valores de los esfuerzos correspondientes a la fluencia y la rotura, as como el tipo de acero empleado.

2.1.3.3.3 Elastmeros

Los elastmeros empleados en el proyecto sern especificados de acuerdo a la dureza, o el mdulo de deformacin transversal, y los valores mximos del esfuerzo de compresin, la rotacin y la distorsin previstos para los dispositivos de apoyo. Los elastmeros para apoyos de puentes pueden ser de caucho natural o en base de cloropreno. No se emplearn elastmeros compuestos con caucho vulcanizado. El material especificado deber tener adecuada durabilidad y capacidad para soportar las variaciones de temperatura.

2.1.4 Geometra

2.1.4.1 GENERALIDADES

La integracin con la va de comunicacin y el medio ambiente es el objetivo principal del proyecto geomtrico del puente. En esta seccin se establecen algunos aspectos relacionados con la geometra general y de detalle del puente.Durante la elaboracin del proyecto geomtrico es indispensable la participacin de un ingeniero estructural.

Se consideran dos aspectos dentro de la geometra del proyecto de un puente:

a) Geometra General y Proyecto Geomtrico.Trata de la integracin del proyecto del puente con un proyecto geomtrico de una autopista y con las condiciones locales, topogrficas, geotcnicas, hidrolgicas y ambientales.b) Geometra de DetallesSe refiere a la presentacin de dimensiones determinadas de las secciones transversales, glibos y dispositivos estndares.

2.1.4.2 GEOMETRA GENERAL Y PROYECTO GEOMTRICO

2.1.4.2.1 Desarrollo en perfil LongitudinalEl puente debe estar integrado completamente al desarrollo del proyecto geomtrico de la carretera, tanto en planta como en perfil.

2.1.4.2.2. Desarrollo en PlantaEl desarrollo en planta del puente ser en lo posible aqul que cruce el obstculo, ro o camino transversal aproximadamente a 90.

En puentes angostos y esviados, con ngulos menores que 60, podrn ser planteadas soluciones con estructuras ortogonales convencionales, utilizando apoyos intermedios en los ejes de los puentes, tales como columnas esbeltas y pequeos estribos rectangulares.

En caso de puentes esviados relativamente grandes, la direccin transversal de los elementos de la subestructura debe ser paralela a la direccin del ro o del valle. En este caso, los pilares deberan ser proyectados paralelamente a la direccin de la corriente; adems, los estribos debern ser en lo posible paralelos a las mrgenes de los ros. En taludes con pendientes elevadas, los estribos y los pilares o muros deben seguir la esviacin natural.

Si se proyectan columnas aisladas y esbeltas como elementos de apoyo, las soluciones convencionales sin considerar la esviacin son vlidas para cursos de ros y taludes con pendientes elevadas, en la posibilidad que los estribos puedan ser colocados en la cima de los taludes.

Sern consideradas las variaciones que puedan suceder en el futuro, en el alineamiento y/o ancho del puente, carretera o accidente transpuesto, tales como cambios en el curso del ro o posible ampliacin del puente.

2.1.4.3 GEOMETRA DE DETALLES

2.1.4.3.1 Generalidades

En esta seccin se presentan los detalles y los elementos a ser considerados para su empleo y funcionamiento.

2.1.4.3.2 Secciones Transversales

El ancho de la seccin transversal no ser menor que el ancho del acceso del puente y ser determinado en forma tal que pueda contener, de acuerdo con los fines de la va proyectada, los siguientes elementos: vas de trfico va de seguridad veredas ciclova elementos de proteccin: barreras y barandas elementos de drenaje

Adems, por consideraciones de drenaje del tablero, las secciones transversales debern ser en lo posible de un solo tipo y establecer: Pendientes transversales no nulas Pendiente transversal mnima de 2% (2 cm / m), para las superficies de rodadura

En el caso de puentes situados parcialmente en transiciones, se justifican la variacin en las pendientes, las cuales debern ser estudiadas y justificadas.La altura general de la superestructura ser definida teniendo como criterio principal el control de las deflexiones del tablero. El criterio empleado en la seleccin de la altura ser verificado por el proyectista, considerando el material y el tipo de superestructura.

2.1.4.3.3 Glibos

Los glibos horizontal y vertical para puentes urbanos sern el ancho y la altura necesarios para el paso del trfico vehicular. El glibo vertical no ser menor que 5.00 m.El glibo vertical sobre autopistas principales ser al menos de 5.50 m, en zonas rurales. En zonas altamente desarrolladas esta magnitud puede ser reducida, previa justificacin tcnica.

Los glibos especificados pueden ser incrementados si el asentamiento pre - calculado de la superestructura excede los 2.5 cm.En puentes sobre cursos de agua, se debe considerar como mnimo una altura libre de1.50 m a 2.50 m sobre el nivel mximo de las aguas.

Los puentes construidos sobre vas navegables deben considerar los glibos de navegacin de esas vas; a falta de informacin precisa, el glibo horizontal podr ser, por lo menos, dos veces el ancho mximo de las embarcaciones ms un metro.

2.1.4.3.4Dispositivos Bsicos de Proteccin 2.1.4.3.4.1 Barreras de concretoLas barreras deben ser diseadas con altura, capacidad resistente y perfil interno adecuados.En puentes con dos vas de trfico, puede disponerse de una barrera de mediana magnitud como elemento separador entre las dos vas. En obras urbanas, se admiten barreras especiales, ms ligeras y estticas, pero con la resistencia verificada.Las barreras sern ubicadas como mnimo a 0.60 metros del borde de una va y como mximo a 1.20 metros.

2.1.4.3.4.2 BarandasLas barandas deben ser especificadas de tal forma que sean seguras, econmicas y estticas. Las soluciones mixtas de barandas de metal ms concreto satisfacen generalmente estos requisitos.La altura de las barandas para puentes peatonales ser no menor que 1.10 metros; considerando ciclovas, ser no menor que 1.40 metros.

2.1.4.3.5 Dispositivos Bsicos de Transicin y ContencinDe acuerdo a la consideracin de los tipos de apoyos que tendr el puente, se debern disponer los elementos que constituyan la transicin con la va o carretera, los cuales son principalmente: Losas de transicin Estribos Cortinas Alas

2.1.4.3.5.1 Losas de transicinLas losas de transicin tendrn un espesor mnimo de 0.20 m y una longitud lmite justificado dentro de la geometra del puente y los accesos. Estarn ligadas a la estructura o al estribo mediante articulaciones de concreto, sin conectores, y apoyadas en el terrapln de acceso. Las caractersticas del terrapln en las inmediaciones de las losas de transicin debern ser indicadas en el proyecto.

2.1.4.3.5.2 EstribosLos estribos sern dimensionados considerando la funcin de servir como transicin entre el puente y la va de trnsito principal, adems de servir como apoyos de los extremos de la superestructura y como elementos de contencin y estabilizacin de los terraplenes de acceso.Los estribos ligeros sern usados en puentes de dimensiones comunes, existiendo tres situaciones posibles en que pueden ser empleados:

En puentes a ser construidos antes del coronamiento de los terraplenes. En puentes a ser construidos antes del coronamiento de los rellenos en los cortes. Cuando los terraplenes de acceso son construidos antes del puente.

Los estribos de gran magnitud sern usados en puentes de luces relativamente grandes, que transmiten grandes fuerzas horizontales o con terraplenes altos, ejecutados posteriormente a la construccin del puente.

2.1.4.3.5.3 CortinasLas cortinas son elementos transversales extremos dotados, en la cara externa, de uno o dos dientes a lo largo de toda su extensin. El diente superior es obligatorio para soportar la losa de transicin y el diente inferior, opcional, contribuye a la contencin del terrapln y las armaduras de las cortinas.

2.1.4.3.5.4 AlasLas alas son estructuras laminares solidarias con las cortinas y con una geometra adecuada para la contencin lateral de los terraplenes de acceso. Las alas deben tener un espesor no menor que 0.25 m y confinar preferentemente toda la losa de transicin.

2.1.4.3.6 Juntas de Dilatacin

Las juntas de dilatacin deben ser limitadas a lo estrictamente necesario, por estar constituidas por dispositivos con una vida til limitada.Las juntas de dilatacin intermedias y aquellas situadas en los estribos deben ser escogidas en funcin del desplazamiento previsto despus de su colocacin.El diseo deber garantizar la impermeabilidad del tablero, incluyendo los extremos laterales del puente.2.1.4.3.7 Principios Bsicos para el Drenaje 2.1.4.3.7.1 Condiciones GeomtricasEl proyecto geomtrico deber considerar, en lo posible: Una sola pendiente en el caso de puentes cortos. La situacin de la mayor pendiente longitudinal posible, recomendndose valores mayores que 0.5 por ciento.En el caso de situaciones favorables (rampa con pendiente mayor que 2 % y longitud menor que 50 m), el drenaje ser previsto por una captacin ubicada en el extremo ms bajo de la obra y secciones transversales con una inclinacin mayor igual a 2%.En el caso de situaciones desfavorables (rampa sin pendiente longitudinal, trecho ms bajo de curvas verticales cncavas) el drenaje puede ser proporcionado mediante una canaleta lateral, con inclinacin no nula.

2.1.4.3.7.2 Elementos de CaptacinSon elementos para la toma de las aguas pluviales que caen al puente. Los elementos debern ser colocados preferentemente cerca a los bordes exteriores de la va de trfico. Se considerarn soluciones adecuadas en caso de posibilidad de descargas directas elevadas. En el diseo se considerarn medidas de proteccin contra la corrosin y las manchas ferruginosas, si se utilizan tubos dispositivos de fijacin metlico.

2.1.4.3.7.3 Drenaje de las Partes Internas de la EstructuraCuando exista la posibilidad de acumulacin de agua en las partes internas de la estructura, se prevern medidas de drenaje en la parte ms baja de la zona de acumulacin.

2.1.4.3.7.4 Drenaje en EstribosPara estribos en zona de cortes o cuando el terrapln tiene proporciones irrelevantes, se considera al terreno natural como apoyo de los elementos de drenaje similares a los usados a lo largo de la va. En caso de drenaje con buzones de captacin, se evitar la erosin del terrapln enviando la captacin sobre el terrapln fuera de los lmites del puente.

2.1.4.3.7.5 GoterasSon elementos de drenaje esenciales para mantener el buen aspecto de los puentes e incrementar su durabilidad. No se recomiendan entrantes o salientes pequeas por no ser efectivas.

2.1.4.3.8 Pavimentacin

La pavimentacin de la superficie superior del puente y accesos deber ser realizada mediante el uso de pavimentos rgidos o flexibles. Se considerarn en la eleccin del tipo de pavimento aspectos tales como la facilidad de obtencin de los materiales, disponibilidad de equipos adecuados y la continuidad con el pavimento de la carretera. El espesor del pavimento ser definido en funcin al trfico esperado en la va. En general, la ubicacin de las juntas del pavimento estar alineada con la ubicacin de las juntas de dilatacin de la superestructura.

La especificacin de juntas en el pavimento adicionadas a las juntas de dilatacin de la estructura deber ser prevista en el proyecto. El diseo del pavimento ser realizado de acuerdo a las disposiciones correspondientes de la Norma Peruana de Carreteras.

2.1.4.3.9 Aparatos de Apoyo

Los aparatos de apoyo proporcionan la conexin para controlar la interaccin de las cargas y los movimientos entre la superestructura y la subestructura del puente. En el diseo de los dispositivos de apoyo se tendr en cuenta que la carga admisible y la capacidad de movimiento del apoyo sean compatibles con los requerimientos de carga y los desplazamientos esperados en la superestructura. El proyecto deber ser detallado de tal forma que pueda ser posible el reemplazo de los aparatos de apoyo; en lo posible, para las operaciones de reemplazo, el proyectista deber optar por equipos que no empleen estructuras auxiliares ni que produzcan concentraciones grandes de esfuerzos en los bordes de los elementos de la superestructura afectados en estos trabajos.

2.1.5 Sealizacin

En el proyecto geomtrico debern ser establecidas las medidas de sealizacin a ser tomadas durante las etapas de construccin y de servicio del puente, teniendo como referencia al Manual de Sealizacin de Caminos oficial. Los elementos y detalles que componen la sealizacin del puente sern presentados en planos, estableciendo las dimensiones y secciones de refuerzo de los carteles y sus elementos de soporte, el material de construccin, pintado y las especificaciones especiales de construccin.

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2.2 PRESENTACIN DEL PROYECTO

2.2.1 Memoria Descriptiva y Justificacin

La memoria descriptiva es un documento que contiene la descripcin de la obra y de los procesos constructivos propuestos, as como la justificacin tcnica, econmica y arquitectnica de la estructuracin adoptada entre las alternativas de diseo.

2.2.2 Memoria de Clculo

Todos los clculos necesarios para la determinacin de las solicitaciones, desplazamientos y verificacin de los estados lmite en cada uno de los componentes del puente debe ser presentado bajo una secuencia ordenada y con un desarrollo tal que fcilmente puedan ser entendidos, interpretados y verificados. En lo posible, deben ser iniciados con un esquema del sistema estructural adoptado, indicando dimensiones, condiciones de apoyo y cargas consideradas. Las hiptesis de clculo de los mtodos de verificacin utilizados deben ser indicados con claridad, los smbolos utilizados deben ser bien definidos, las frmulas aplicadas deben figurar antes de la introduccin de los valores numricos y las referencias bibliogrficas deben ser precisas y completas. Los resultados, con notaciones, unidades y smbolos, deben ser acompaados con diagramas de solicitaciones y desplazamientos.

En la memoria de clculo se debe proporcionar:

Descripcin de la estructura Hiptesis de clculo Norma de Referencia Dimensionamiento Clculo de las solicitaciones Croquis de detalles Bibliografa

Si los clculos de la estructura son efectuados con asistencia de una computadora, estos deben ser presentados indicando los siguientes detalles:

El programa de cmputo utilizado, indicando nombre, origen, mtodo de clculo, hiptesis bsicas, frmulas, simplificaciones, referencias bibliogrficas, indicando los procedimientos de ingreso de datos e interpretacin de los resultados.

Los datos de entrada, modelo estructural, descripcin detallada de la estructura acompaada de esquema con dimensiones, propiedades de las secciones, condiciones de apoyo, caractersticas de los materiales, cargas y sus combinaciones.

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Los resultados del clculo por computador, parte integrante de la memoria de clculo, deben ser ordenados, completos y contener toda la informacin necesaria para su clara interpretacin. Adems de esto, deben permitir una verificacin global, independiente y de ser posible, contener resultados parciales del anlisis realizado.

2.2.3 Planos

Los planos de un proyecto de puentes deben contener todos los elementos necesarios para la revisin y ejecucin de la obra, los mismos que debern ser concordantes con la memoria de clculo. En los planos se deber detallar:

. Ubicacin del Puente. Vista general del puente. Esquema de sondajes del suelo. Encofrados de los elementos. Armaduras de los elementos componentes. Esquema de los procesos constructivos especiales. Esquema de colocacin del concreto. Sistemas de drenaje. Detalles de sealizacin. Especificaciones especiales. Tablas de metrados

La presentacin de los planos se har de acuerdo a la normalizacin dispuesta por la entidad oficial. El esquema de colocado de concreto debe ser consistente con el falso puente y debe ser obligatoria su presentacin. Para su identificacin, se incluir un membrete que contendr informacin sobre las entidades licitantes, nombre del puente, ubicacin, luz total, contenido, sobrecarga, responsables del proyecto, diseo, grficos, revisin y aprobacin, escalas utilizadas y fecha. Incluir una tabla para la consideracin de modificaciones hechas al diseo, la cual contendr informacin sobre la modificacin realizada, los responsables de tal medida y la fecha de aprobacin.

La informacin sobre los tipos de planos y el contenido de los mismos se adjunta en el anexo correspondiente.

2.2.4 Especificaciones Particulares

Las especificaciones tcnicas y las instrucciones generales particulares y complementarias sern proporcionadas en el proyecto ejecutivo e indicado en los planos, conforme a lo definido en la seccin I del Ttulo Preliminar.

2.2.5 Metrados

En los planos debern indicarse la relacin de metrados en forma ordenada, donde se haga especial precisin en la relacin de armaduras. Se indicarn los datos que permiten la identificacin de cada elemento metrado, sus dimensiones y detalles de construccin en campo, en lo posible, as como la cantidad de material necesario, en las unidades correspondientes.Los metrados dependen del nivel de detalle que requiere el proyecto, por los que deber realizarse con responsabilidad y precisin.

2.3 CONSIDERACIONES GENERALES DEL PROYECTO

2.3.1 Objetivos del Proyecto

Los puentes deben ser proyectados para cumplir satisfactoriamente las condiciones impuestas por los estados lmite previstos en el proyecto, considerando todas las combinaciones de carga que puedan ser ocasionadas durante la construccin y el uso del puente. Asimismo, deben ser proyectados teniendo en cuenta su integracin con el medio ambiente y cumplir las exigencias de durabilidad y servicio requeridas de acuerdo a sus funciones, importancia y las condiciones ambientales.

2.3.2 Filosofa de diseo

Los puentes debern ser diseados teniendo en cuenta los Estados Lmite que se especificarn, para cumplir con los objetivos de constructibilidad, seguridad y serviciabilidad, as como con la debida consideracin en lo que se refiere a inspeccin, economa y esttica.La ecuacin. (1) deber cumplirse para todos los efectos de fuerza y combinaciones especificadas sin tener en cuenta el tipo de anlisis usado.En muchos casos las Resistencias de Componentes y Conexiones son determinados teniendo en cuenta el comportamiento inelstico, aunque los efectos de las fuerzas son calculados usando anlisis elstico.Esta inconsistencia es comn en la mayora de las especificaciones vigentes de puentes debido a la falta de conocimiento del anlisis inelstico en estructuras.

2.3.2.1 ESTADOS LMITE

Las componentes y conexiones debern satisfacer la ecuacin (1) para cada estado lmite a menos que se especifique otra cosa.Para el estado lmite de servicio y el estado lmite de evento extremo, los factores de resistencia sern tomados como ecuacin (1). Todos los estados lmite sern considerados de igual importancia.

para el cual:

donde :

ni i Rn = Rr(1)

n= nD nR nI > 0.95

i = factor de carga ( es un multiplicador obtenido estadsticamente que se aplica a los efectos de fuerza).= factor de resistencia (es un multiplicador obtenido estadsticamente que se aplica a la resistencia nominal de acuerdo al material y/o elemento como se especifica en Art 2.9n = factor que relaciona a la ductilidad, redundancia e importancia operativa nD = factor que se refiere a la ductilidad como se especifica en el Art. 2.3.2.2

nR = factor que se refiere a la redundancia como se especifica en el Art. 2.3.2.3nI = factor que se refiere a la importancia operacional como se especifica en el Art.2.3.2.4Qi = efectos de fuerza Rn = resistencia nominalRr = resistencia factorizada: RnLa ecuacin (1) es la base del mtodo LRFD.

El factor de resistencia =1.0 asignados a todos los estados lmite menos al estado lmite de resistencia es una medida provisional ya que se estn llevando acabo trabajos de investigacin acerca de este tema.

La ductilidad, la redundancia y la importancia operacional son aspectos significantes que afectan el margen de seguridad de los puentes. Los dos primeros aspectos relacionan directamente a la resistencia fsica, el ltimo aspecto se refiere a las consecuencias que ocurren cuando un puente est fuera de servicio. Como se ve, estos aspectos referentes a las cargas son arbitrarios. Sin embargo, esto constituye un primer esfuerzo de codificacin. Una aproximacin subjetiva, debido a la ausencia de informacin ms precisa es que cada efecto, excepto para fatiga y fractura, es estimado como un 5% geomtricamente acumulado. Con el tiempo una cuantificacin mejorada de estos aspectos y su interaccin y la sinerga del sistema podran ser alcanzados. Posiblemente esto conducir a un arreglo de la ecuacin (1), en el cual esos efectos podran aparecer sobre uno de los lados o en ambos lados de la ecuacin. Actualmente, el Proyecto 12-36 del NCHRP (AASHTO) est dirigiendo el tema de redundancia.

2.3.2.1.1 Estado Lmite de Servicio

El estado lmite de servicio ser tomado en cuenta como una restriccin sobre los esfuerzos, deformaciones y ancho de grietas bajo condiciones regulares de servicio.El estado lmite de servicio da experiencia segura relacionada a provisiones, los cuales no pueden ser siempre derivados solamente de resistencia o consideraciones estadsticas.

2.3.2.1.2 Estados Lmite de Fatiga y Fractura

El estado lmite de fatiga ser tomado en cuenta como un juego de restricciones en el rango de esfuerzos causados por un solo camin de Diseo que ocurre en el nmero esperado de ciclos correspondientes a ese rango de esfuerzos.El estado lmite de fractura ser tomado en cuenta como un juego de requerimientos de tenacidad del material.El estado lmite de fatiga asegura limitar el desarrollo de grietas bajo cargas repetitivas para prevenir la rotura durante la vida de diseo de puentes.

2.3.2.1.3 Estado Lmite de Resistencia

El estado lmite de resistencia ser tomado en cuenta para asegurar la resistencia y estabilidad. Ambas, local y global son dadas para resistir las combinaciones especificadas de carga que se espera que un puente experimente durante su vida de diseo.Bajo el estado lmite de resistencia podra ocurrir dao estructural y frecuente sufrimiento, pero la integridad completa de la estructura se espera que se mantenga.

2.3.2.1.4 Estado Lmite de Evento Extremo

El estado lmite de evento extremo ser tomado en cuenta para asegurar la supervivencia estructural de un puente durante un sismo importante o durante inundaciones o cuando es chocado por un buque, vehculos o flujos de hielo, posiblemente ocurridos bajo condiciones muy especiales.Se considera que el Estado Limite de Evento Extremo ocurrir una sola vez con un perodo de retorno que puede ser significativamente ms grande que el de la vida de diseo del puente.

2.3.2.2 DUCTILIDAD

El sistema estructural de un puente ser proporcionado y detallado de tal forma que se asegure en los estados lmites de resistencia y evento extremo el desarrollo de significantes deformaciones inelsticas visibles antes de la falla.Las estructuras de concreto en las cuales la resistencia de una conexin es no menor que 1.3 veces el efecto de la fuerza mxima impuesta sobre la conexin por la accin inelstica de las componentes adyacentes puede suponerse que los requerimientos de ductilidad son satisfechos.Se puede aceptar el uso de aparatos disipadores de energa para proveer ductilidad. Valores de nD para el Estado Lmite de Resistencia:nD = 1.05 para componentes y conexiones no dctilesnD = 0.95 para componentes y conexiones dctiles

Valores de nD para los dems Estados Lmite: nD = 1.0

Las respuestas ms all del estado elstico de las componentes o conexiones estructurales pueden ser caracterizadas por un comportamiento frgil o dctil.El comportamiento frgil no es deseable debido a que esto implica la repentina prdida de capacidad de carga inmediatamente despus de que el lmite elstico es excedido. El comportamiento dctil es caracterizado por la presencia de significativas deformaciones inelsticas antes de que ocurra cualquier prdida significativa de capacidad de carga.

El comportamiento dctil advierte la ocurrencia de la falla estructural debido a que se producen deformaciones inelsticas. Bajo la accin de carga ssmica que se repite, grandes ciclos invertidos de deformacin inelstica disipan energa teniendo un efecto beneficioso en la supervivencia estructural.Si por medio del uso de confinamiento o si se toman otras medidas, una componente o conexin estructural hecha de materiales frgiles es capaz de soportar deformaciones inelsticas sin significativa prdida de capacidad de carga, esta componente puede ser considerada como dctil. Esas formas de proveer ductilidad sern verificadas por ensayos.Para alcanzar adecuado comportamiento inelstico el sistema debera tener un nmero suficiente de miembros dctiles y tambin: Conexiones y uniones dctiles que puedan proveer disipacin de energa sinprdida de capacidad, o Uniones y conexiones que tengan suficiente resistencia como para asegurar que ocurra respuesta inelstica en los lugares designados para proveer ductilidad, (energy absorbing response).

Caractersticas estticamente dctiles deben ser evitadas, ms no las respuestas dinmicamente dctiles. Ejemplos de este comportamiento son las fallas por corte y fallas de adherencia que se producen en miembros de concreto armado, as como la prdida de accin compuesta en componentes a flexin.Experiencias pasadas indican que las componentes tpicas diseadas en acuerdo con estas provisiones generalmente presentan adecuada ductilidad. Especial atencin requiere el detallado en las uniones y conexiones, as como la previsin de las rutas de carga (capacidad ltima).

El propietario puede especificar un mnimo factor de ductilidad como garanta de que la falla dctil ser obtenida.Este factor puede ser obtenido como:

uy

donde :u : deformacin ltimay : deformacin en el lmite elstico

La capacidad de ductilidad de componentes o conexiones estructurales puede ser tambin obtenida de ensayos a escala natural o a grandes escalas, as como con modelos analticos que consideran materiales cuyas caractersticas del material han sido previamente establecidas.La capacidad de ductilidad para un sistema estructural puede ser determinada integrando las deformaciones locales del sistema estructural completo.

Se darn especiales requerimientos para los disipadores de energa debido a su rigurosa demanda.

2.3.2.3 REDUNDANCIA

Debern usarse rutas mltiples de carga y estructuras continuas a menos que se tengan razones convincentes de lo contrario.Aquellos elementos y componentes cuya falla causara el colapso del puente sern diseados en falla crtica y el sistema estructural asociado ser no redundante. Alternativamente, los miembros con falla critica en tensin pueden ser diseados en fractura crtica. Los elementos y componentes cuya falla no se espera que produzca colapso del puente no sern diseados en falla critica y el sistema estructural asociado ser redundante.Para el estado lmite de resistencia:nR = 1.05 para miembros no redundantes nR = 0.95 para miembros redundantes

Para los dems estados lmite: nR = 1.00

Para cada combinacin de carga y estado lmite, la clasificacin de redundancia de los miembros, es decir si son redundantes o no redundantes, estar basado en la contribucin de los miembros a la seguridad del puente.Varios valores de redundancia han sido propuestos por Frangopol (1991).

2.3.2.4 IMPORTANCIA OPERATIVA

Este artculo ser aplicado solamente a los Estados Lmite de Resistencia y Evento Extremo. El propietario puede declarar si un puente, una conexin o una componente estructural tiene importancia operativa. Si un puente es considerado de importancia operativa, nl ser tomado como no menor de 1.05. En otros casos nl puede ser tomado como no menor de 0.95.La clasificacin referente a importancia operativa deber tomar en cuenta los requerimientos sociales, de supervivencia, de seguridad y de defensa. Las cuales dan algunas guas de la importancia de las categoras seleccionadas debido a que estn relacionadas al diseo por sismo.Esta informacin puede ser generalizada para otras situaciones. Como un especial caso de importancia de la clasificacin, tres niveles de importancia es especificado en 2.4.3.11.4, con respecto al diseo ssmico para el propsito de este artculo. Puentes que estn clasificados como crticos o esenciales en el artculo 2.4.3.11.4 debern ser considerados como de importancia operativa.

2.4 CARGAS Y FACTORES DE CARGAS

2.4.1 Clasificacin y Definicin

Para los propsitos de este Manual de Diseo, las cargas se clasifican en:

Permanentes Variables Excepcionales

2.4.1.1 CARGAS PERMANENTES

Son aquellas que actan durante toda la vida til de la estructura sin variar significativamente, o que varan en un solo sentido hasta alcanzar un valor lmite. Corresponden a este grupo el peso propio de los elementos estructurales y las cargas muertas adicionales tales como las debidas al peso de la superficie de rodadura o al balasto, los rieles y durmientes de ferrocarriles. Tambin se consideran cargas permanentes el empuje de tierra, los efectos debidos a la contraccin de fragua y el flujo plstico, las deformaciones permanentes originadas por los procedimientos de construccin y los efectos de asentamientos de apoyo.

2.4.1.2. CARGAS VARIABLES

Son aquellas para las que se observan variaciones frecuentes y significativas en trminos relativos a su valor medio. Las cargas variables incluyen los pesos de los vehculos y personas, as como los correspondientes efectos dinmicos, las fuerzas de frenado y aceleracin, las fuerzas centrfugas, las fuerzas laterales sobre rieles. Tambin corresponden a este grupo las fuerzas aplicadas durante la construccin, las fuerzas debidas a empuje de agua y subpresiones, los efectos de variaciones de temperatura, las acciones de sismo y las acciones de viento.

2.4.1.3 CARGAS EXCEPCIONALESSon aquellas acciones cuya probabilidad de ocurrencia es muy baja, pero que en determinadas condiciones deben ser consideradas por el proyectista, como por ejemplo las debidas a colisiones, explosiones o incendio.

2.4.2 Cargas Permanentes

2.4.2.1 PESO PROPIO Y CARGAS MUERTASEl peso propio se determinar considerando todos los elementos que sean indispensables para que la estructura funcione como tal. Las cargas muertas incluirn el peso de todos los elementos no estructurales, tales como veredas, superficies de rodadura, balasto, rieles, durmientes, barandas, postes, tuberas, ductos y cables.

MANUAL DE DISEO DE PUENTES

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El peso propio y las cargas muertas sern estimados sobre la base de las dimensiones indicadas en planos y en cada caso considerando los valores medios de los correspondientes pesos especficos.A falta de una informacin precisa, podrn usarse los pesos especficos de la tabla siguiente:

MATERIAL(kN/m3)( kgf/m3)

Agua dulce9,8(1000)

Agua salada10,0(1020)

Acero76,9(7850)

Aluminio27,4(2800)

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

Arena, tierra o grava compactas18,9(1900)

Asfalto, Macadam22,0(2200)

Concreto ligero17,4(1740)

Concreto normal23,5(2400)

Concreto Armado25,0(2500)

Hierro forjado70,6(7200)

Balasto22,0(2250)

Madera10,0(1020)

Mampostera de piedra26,6(2700)

Rieles y accesorios (por metro lineal de va frrea)3 kN/m300kgf/m

2.4.2.2 EMPUJE DE TIERRALos estribos y otras partes de la estructura que retienen tierra debern disearse para resistir las correspondientes presiones, las mismas que sern calculadas de acuerdo con los principios de la mecnica de suelos y utilizando los valores medios de las propiedades del material de relleno.El empuje no ser en ningn caso menor que el equivalente a la presin de un fluido con un peso especfico de 5 kN/m3 (510 kgf/m3)Las caractersticas supuestas para el material de relleno debern ser verificadas con el material en obra y, en caso sea necesario, debern hacerse los ajustes necesarios para corregir cualquier discrepancia.En todos los casos el diseo incluir un sistema de drenaje del material de relleno. No obstante, deber considerarse la posibilidad que el suelo se sature total o parcialmente, a uno o a ambos lados de la estructura de contencin.Cuando se prevea trfico a una distancia horizontal, medida desde la parte superior de la estructura, menor o igual a la mitad de su altura, las presiones sern incrementadas aadiendo una sobrecarga vertical no menor que la equivalente a 0,60 m de altura de relleno. Cuando se disee una losa de aproximacin soportada en un extremo del puente, no ser necesario considerar dicho incremento de carga.

MANUAL DE DISEO DE PUENTES

En caso la estructura de contencin forme parte de un prtico rgido, solamente podr considerarse en el diseo de losas o vigas hasta el 50% de cualquier efecto favorable debido al empuje de tierra.

2.4.2.3 DEFORMACIONES IMPUESTAS

Las deformaciones y esfuerzos originados por contraccin de fragua o por flujo plstico en elementos de concreto o de madera, los esfuerzos residuales originados por el proceso de laminado o por la soldadura de elementos de acero, los posibles defectos de fabricacin o de construccin, los desplazamientos de apoyo de diverso origen y otras fuentes de deformacin sern considerados como cargas permanentes. El proyectista deber estimar la magnitud de tales acciones y la fraccin de las mismas que origina efectos desfavorables en la estructura.

2.4.3 Cargas Variables

2.4.3.1 CARGAS DURANTE LA CONSTRUCCINEl proyectista considerar todas las cargas debidas a pesos de materiales y equipos requeridos durante la construccin, as como las cargas de peso propio u otras de carcter permanente que se apliquen en cada etapa del proceso constructivo. Deber preverse la ubicacin de todas las cargas permanentes o temporales en cad