DEFINICIONES

ANTEPROYECTO: Conjunto de estudios iniciales que hacen posible la evaluación de una solución

propuesta, antes de su desarrollo definitivo.

PROYECTO: Comprende todo los estudios y documentos necesarios que hacen posible la

construcción del puente. Los estudios son definitivos y realizados con información más completa y

detallada que a nivel de anteproyecto, generalmente el proyecto es para con fines de licitación de

la obra.

ESTUDIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA: Conjunto de estudios para obtener los datos necesario para la

elaboración de los anteproyectos y proyectos del puente. Los estudios que pueden ser necesarios

dependiendo de la magnitud y complejidad de la obra son:

- Estudio Topográfico

- Estudio Hidrológicos e Hidráulicos

- Estudio Geológicos y Geotécnicos

- Estudios de Riesgo Sísmico

- Estudios de Impacto Ambiental

- Estudios de Trafico

- Estudios Complementarios

- Estudios de Trazado de la vía

VIADUCTOS: Puente a desnivel sobre una vía de tráfico.

PONTON: Puente de longitud menor que 10 metros.

ESPECIFICACIONES GENERALES: Son aquellas instrucción que definen las características de los

materiales y los equipos a emplear, determina los procedimientos constructivos, los métodos de

control de calidad y los criterios para la aceptación o el rechazo de los materiales o de la

construcción, fijan la modalidad de elaboración d las valorizaciones y el cronograma de pagos. Son

válidos para las obras o para un grupo de obras del organismo contratante.

ESPECIFICACIONES PARTICULARES: Instrucciones 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 válidas solamente para el

proyecto específico.

ESPECIFICACIONES COMPLEMETARIAS: Instrucciones referidas a obras particulares: establecen

procedimiento y especificaciones sobre métodos de ensayo no previstos en las normas nacionales

vigentes ni en las instrucciones generales.

PUENTES

DEFINICIÓN

Un puente es una obra que se construye para salvar un obstáculo dando así Continuidad a una vía.

Suele sustentar un camino, una carretera o una vía férrea, pero también puede transportar

tuberías y líneas de distribución de energía.

Los puentes que soportan un canal o conductos de agua se llaman acueductos. Aquellos

construidos sobre terreno seco o en un valle, viaductos. Los que cruzan autopistas y vías de tren se

llaman pasos elevados.

CONSTAN FUNDAMENTALMENTE DE DOS PARTES:

a) La superestructura conformada por: tablero que soporta directamente las cargas; vigas,

armaduras, cables, bóvedas, arcos, quienes transmiten las cargas del tablero a los apoyos.

b) La infraestructura conformada por: pilares (apoyos centrales); estribos (apoyos extremos) que

soportan directamente la superestructura; y cimientos, encargados de transmitir al terreno los

esfuerzos.

CLASIFICACIÓN 1 los puentes podemos clasificarlos:

- Según su función: - Peatonales

- Carreteros - Ferroviarios

2- Por los materiales de construcción: - Madera - Mampostería - Acero Estructural

- Sección Compuesta - Hormigón armado - Hormigón pretensado

3- Por el tipo de estructura: - Simplemente apoyados - Continuos - Simples de tramos múltiples - Cantiléver (brazos voladizos) - En Arco

- Atirantado (utilizan cables rectos que atirantan el tablero)

- Colgantes - Levadizos (basculantes) - Pontones (puentes flotantes

permanentes) 4- Por la superestructura:

- Vías I y T - De arco - De madera: rígida – sencilla - Cantiléver

- Atirantados - Colgantes - Reticulado

UBICACIÓN Y ELECCIÓN DEL TIPO DE PUENTE Los puentes son obras que requieren para su proyecto definitivo estudiar los siguientes aspectos:

a. Localización de la estructura o ubicación en cuanto a sitio, alineamiento, pendiente y rasante.

b. Tipo de puente que resulte más adecuado para el sitio escogido, teniendo en cuenta su estética, economía, seguridad y funcionalidad.

c. Forma geométrica y dimensiones, analizando sus accesos, superestructura, infraestructura, cauce de la corriente y fundaciones.

d. Obras complementarias tales como: barandas, drenaje de la calzada y de los accesos, protección de las márgenes y rectificación del cauce, si fuera necesario forestación de taludes e iluminación.

e. En caso de obras especiales conviene recomendar sistemas constructivos, equipos, etapas de construcción y todo aquello que se considere necesario para la buena ejecución y estabilidad de la obra.

ESTUDIOS BÁSICOS DE INGENIERÍA PARA EL DISEÑO DE PUENTES ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS OBJETIVOS: Realizar los trabajos de campo que permitan elaborar los planos topográficos Proporcionar información de base para los estudios de hidrología e hidráulica, geología, así como de ecología y sus efectos en el medio ambiente. Posibilitar la definición de la ubicación y las dimensiones de los elementos estructurales. Establecer puntos de referencia para el replanteo durante la construcción: DEBERÁ COMPRENDER:

- Planos a escala 1:500 y 1:2000con curvas de nivel a intervalos de 1m y comprendiendo por lo menos 100 a cada lado del puente en dirección longitudinal (correspondiente al eje de la carretera) y en dirección transversal (el del rio u otros obstáculos a ser transpuesto.

- Indicar con claridad la vegetación existente - Levantamiento fondo del rio, indicar en planos dirección del curso del agua, limites

aproximados de inundación en condiciones de aguas máximas y mínimas.

ESTUDIOS DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA OBJETIVOS:

- Establecer las características hidrológicas de los regímenes de avenidas máximas y extraordinarias y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del comportamiento hidráulico del rio que permitan definir los requisitos mínimos del puente y su ubicación optima en función de los niveles de seguridad o riesgos permitidos aceptables para las características particulares de la estructura.

ESTABLECER LOS SIGUIENTES: - Ubicación optima del cruce - Caudal máximo de diseño hasta la ubicaciones cruce. - Comportamiento hidráulico del rio en l tramo que comprende el cruce. - Área de flujo a ser confinada por l puente. - Área de flujo a ser confinada por l puente. - Nivel máximo de agua (NMA) en la ubicación del puente. - Nivel mínimo recomendable para el tablero del puente - Profundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación, según el tipo de

cimentación. - Obras de protección necesarias. - Provisiones para la construcción del puente.

COMPRENDERÁ: - Evaluación de estudios similares realizados en la zona de ubicación del puente. - Visita de campo: reconocimiento del lugar en la zona de cruce como de la cuenca global. - Recolección y análisis de información hidrométrica y meteorológica existente.

- Características hidrológicas de la cuenca, considerada hasta el cruce del curso de agua: en base a la determinación de las características de la repuesta lluvia – escorrentía.

- Selección de los métodos de estimación del caudal máximo de diseño (método racional, método empírico, método en base a hidrogramas unitarios sintéticos, etc.

- Estimación de los caudales máximos para diferentes periodos de retorno y según distintos métodos.

- Determinación del periodo de retorno y la descarga máxima de diseño. El periodo de retorno dependerá de la importancia de la estructura consecuencias de la falla.

- Características morfológicas del cauce, es importante la determinación de la estabilidad estática o dinámica o inestabilidad del cauce.

- Determinación de las características físicas del cauce, esta incluyen las pendientes de cauce en el tramo de estudio.

- Selección de secciones representativas del cauce y obtención de perfile longitudinal. - Determinación del perfil de flujo ante el paso del caudal de diseño a lo largo del cauce. - Determinación de las características hidráulicas del flujo estas comprenden: Velocidad

media, ancho superficial, área de flujo, pendiente de la línea de energía nivel de la superficie del agua, cuyos valores son necesarios para la determinación de la profundidad de socavación.

- Determinación de las profundidades de socavación general, por contracción local y total.

ESTUDIOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS ESTUDIOS GEOLÓGICOS: OBJETICO: establecer las característica geológicas, tanto local como general de la diferentes formaciones geológicas que se encuentran identificadas tanto su distribución como sus características geotécnicas correspondiente. Alcance: considerar exploraciones de campo, cuya cantidad será determinada en base a la envergadura del proyecto. COMPRENDERÁN:

- Revisión de información existente y descripción de la geología a nivel regional y local. - Descripción geomorfológica - Zonificación geológica de la zona - Definición de las propiedades físicas y mecánicas de los suelos y/o rocas. - Definición de zonas de deslizamientos, huaycos y aluviones sucedidos en el pasado y de

potenciales ocurrencia en el futuro. - Recomendación de canteras para materiales de construcción. - Identificación y características de fallas geológicas.

ESTUDIOS GEOTÉCNICOS OBJETIVOS: Establecer las características geotécnicas, es decir, la estratigrafía, la identificación y las propiedades físicas y mecánicas de los suelos para el diseño de cimentaciones estables. ALCANCE: considerar exploraciones de campo y ensayos de laboratorio, cuya cantidad será determinada en base a la envergadura del proyecto. COMPRENDERÁ:

- Ensayos de campo de campo en suelos y/o rocas - Ensayos de laboratorio en muestras de suelo y/o roca extraídas de la zona. - Descripción de la condiciones del suelo, estratigrafía e identificación de los estratos de

suelos a base rocosa. - Definición de tipos de profundidades de cimentación adecuados, así como parámetros

geotécnicos preliminares para el diseño de puentes a nivel de anteproyecto.

- Dependiendo de la envergadura del proyecto y del tipo del suelo se pondrá realizar ensayos de refracción sísmica, complementados por perforaciones o excavaciones de verificación en sustitución los trabajos ante mencionados.

- Presentación de los resultados y recomendados sobre especificaciones constructivas y abras de protección.

ESTUDIOS DE RIEGOS SÍSMICOS OBJETIVOS: tendrán como la finalidad de determinación de espectros de diseño que defina las componentes horizontales y verticales del sismo a nivel de la cota de cimentación. ALCANCES: Debe comprender como mínimo lo siguiente:

- Recopilación y clasificación de la información sobre los sismos observados en el pasado. - Antecedentes geológicos tectónicos y sismo tectónico y mapa geológico de la zona de

influencia. - Estudio de los suelos, definiéndose la estratigrafía y las características físicas más

importante del material en cada estrato. - Prospección geofísica. - Determinación de las máximas aceleraciones, velocidad y desplazamiento en el

basamento rocoso correspondientes al sismo de diseño y l máximo sismo.

ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTAL OBJETIVO Y ALCANCE:

- Identificar en forma oportuna el problema ambiental. - Establecer las condiciones ambientales de la zona de estudio. - Definir el grado de agresividad del medio ambiente sobre la estructura 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 diseño, construcción y mantenimiento para

garantizar la durabilidad del puente. MÉTODO DE ANÁLISIS:

- Identificación de impactos - Previsión de impactos - Interpretación de impactos - Información a las comunidades y a las autoridades sobre los impactos ambientales - Plan de monitoreo o control ambiental

ESTUDIOS DE TRÁFICO OBJETIVO: Determinar las características de la infraestructura vial y la superestructura del puente. METODOLOGÍA:

- Conteo de trafico - Clasificación y tabulación de la información - Análisis y consistencia de la información - Trafico actual

DOCUMENTACIÓN: - Resultados de clasificación por tipo de vehículos por cada estación y por sentido. - Resultados de vehículos totales por cada estación y por sentido, - Índice medio diario (I.M.D.) por estación y sentido

ESTUDIOS COMPLEMENTARIOS OBJETIVO: realizar coordinaciones con entidades públicas, entidades del sector privado y con terceros. ALCANCE: se refiere a aquellos trabajos que son complementarios a los estudios básicos, como son los las instalaciones eléctricas, instalaciones sanitarias, señalización, coordinaciones con terceros y cualquier otro que sea necesario al proyecto.

ESTUDIOS DE TRAZADO Y DISEÑO VIAL A LOS ACCESOS OBJETIVO: definición y características geométricas y técnicas del tramo de carretera que enlaza el puente en su nueva ubicación con la carretera existente. ALCANCE: los estudios comprenden:

- Diseño geométrico - Trabajo topográfico - Diseño de pavimentos - Diseño de señalización

ESTUDIOS DE ALTERNATIVAS A NIVEL DE ANTEPROYECTO OBJETIVO: preparar anteproyectos en base a las condiciones naturales de la zona de emplazamiento del puente (estudios de ingeniería básica) y a las diversas soluciones técnicamente factibles para luego de una evaluación técnico-económico a elegir la o las soluciones más convenientes. ALCANCES: definirá las características básicas o esenciales del puente de cada alternativa de anteproyecto a nivel de un pre-dimensionamiento y que permita su evaluación técnica y económica antes de su desarrollo definitivo. DEBERÁ DEFINIR COMO MÍNIMO LO SIGUIENTE:

- Longitud total y tipo de estructura - Dimensiones de la rasante y galibo - Tipo de estribos y cimentaciones, anotando las dimensiones básicas - Longitud se accesos - Procedimientos constructivos - Metodología principales de cálculo - Metrados, costos estimados y presupuesto - Plano topográfico de ubicación del puente con indicación de los punto - os de referencia y niveles - Criterios de hidrología, hidráulica y geotécnica que justifique la solución adoptada

GEOMETRIA SECCION TRANSVERSAL: el ancho de la sección transversal de un puente no será menos que el ancho de acceso y podrá contener: vías de tráfico, vías de seguridad (bermas), veredas, ciclovia, barrera y barandas, elementos de drenaje.

ANCHO DE VIA: el número de carriles de diseño se determinara tomando la parte entera de la relación w/3.6, siento w el ancho libre de la calzada (m). Los anchos de calzada entre 6.00 y 4.20 m tendrá dos carriles de diseño, cada uno de ellos de ancho igual a la mitad del ancho de calzada. BERMA: porción contigua al carril que sirve de apoyo a los vehículos que se estacionan por emergencias. Su ancho varía desde un mínimo de 0.60 m en carreteras rurales menores, siendo preferible 1.8 a 2.4 m, hasta al menos 3.0 m, y preferentemente 3.6 m, en carreteras mayores. Sin embargo debe tenerse en cuenta que anchos superiores a 3.0 m predisponen a su uso no autorizado Como vía de tráfico. VEREDAS: Utilizadas con fines de flujo peatonal o mantenimiento. Están separadas de la calzada adyacente mediante un cordón barrera, una barrera (baranda para tráfico Vehicular) o una baranda combinada. El ancho mínimo de las veredas es 0.75 m.

CORDON BARRERA: Tiene entre otros propósitos el control del drenaje y delinear el borde de la vía de tráfico. Su altura varía en el rango de 15 a 20 cm, y no son adecuados para prevenir que un vehículo deje el carril.

BARANDAS: Se instalan a lo largo del borde de las estructuras de puente cuando existen pases peatonales, o en puentes peatonales, para protección de los usuarios. La altura de las barandas será no menor que 1.10 m, en ciclovías será no menor que 1.40 m. Una baranda puede ser diseñada para usos múltiples (caso de barandas combinadas para peatones y vehículos) y resistir al choque con o sin la acera. Sin embargo su uso se debe limitar a carreteras donde la velocidad máxima permitida es 70 km/h. Para velocidades mayores o iguales a 80 km/h, para proteger a los peatones es preferible utilizar una barrera. BARANDAS DE CONCRETO (O BARANDAS PARA TRAFICO VEHICULAR): Su propósito principal es contener y corregir la dirección de desplazamiento de los vehículos desviados que utilizan la estructura, por lo que deben estructural y geométricamente resistir al choque. Brindan además seguridad al tráfico peatonal, ciclista y bienes situados en las carreteras y otras áreas debajo de la estructura. Deben ubicarse como mínimo a 0.60 m del borde de una vía y como máximo a 1.20 m. En puentes de dos vías de tráfico puede disponerse de una barrera como elemento separador entre las vías. No debe colocarse barandas peatonales (excepto barandas diseñadas para usos múltiples) en lugar de las barreras, pues tienen diferente función. Mientras las barandas evitan que los peatones caigan del puente, las barreras contienen y protegen el tránsito vehicular.

PAVIMENTOS: Puede ser rígido o flexible y se dispone en la superficie superior del puente y accesos. El espesor del pavimento se define en función al tráfico esperado en la vía. LOSAS DE TRANSICION: Son losas de transición con la vía o carretera, apoyadas en el terraplén de acceso. Se diseñan con un espesor mínimo de 0.20 m.

DREANAJE: La pendiente de drenaje longitudinal debe ser la mayor posible, recomendándose un mínimo de 0.5%.La pendiente de drenaje transversal mínima es de 2% para las superficies de rodadura. En caso de rasante horizontal, se utilizan también sumideros o lloraderos, de diámetro suficiente y número adecuado. Son típicos drenes de material anticorrosivo, Æ 0.10 m cada 0.40 m, sobresaliendo debajo de la placa 0.05 m como mínimo. El agua drenada no debe caer sobre las partes de la estructura.

GALIBOS: Los gálibos horizontal y vertical para puentes urbanos serán el ancho y la altura necesarios para el paso del tráfico vehicular. El gálibo vertical no será menor que 5.00 m. En zonas rurales, el gálibo vertical sobre autopistas principales será al menos de 5.50 m. En zonas altamente desarrolladas puede reducirse, previa justificación técnica. Los gálibos especificados pueden ser incrementados si el asentamiento precalculado de la superestructura excede los 2.5 cm. En puentes sobre cursos de agua, se debe considerar como mínimo una altura libre de 1.50 m a 2.50 m sobre el nivel máximo de las aguas. Los puentes construidos sobre vías navegables deben considerar los gálibos de navegación de esas vías; a falta de información precisa, el gálibo horizontal podrá ser, por lo menos, dos veces el ancho máximo de las embarcaciones, más un metro.

JUNTAS DE DILATACION: Para permitir la expansión o la contracción de la estructura por fecto de los cambios de temperatura, se colocan juntas en sus extremos y otras secciones intermedias en que se requieran. Las juntas deben sellarse con materiales flexibles, capaces de tomar las expansiones y contracciones que se produzcan y ser impermeables.

SOCAVACION OBJETIVO: Determinar el perfil de socavación de un río para diseñar un puente, utilizando

datos obtenidos en los estudios de ingeniería. Se entiende por socavación la acción de excavar (erosionar) las orillas o el fondo de un rio, puede ser naturalmente o por medio de la intervención del hombre. TIPOS DE SOCAVACION:

- Socavación normal o general: Es el descenso del fondo de un rio que se produce al presentarse una creciente o avenida máxima extraordinaria. Calculo: método de LISCHTVAN-LEBEDIEV.

- Socavación por estrechamiento: Los terraplenes de acceso pueden ocasionar estrechamiento de la corriente en época de avenidas (reducción del cauce), causando una sobre elevación aguas arriba del puente (posible inundación).

- Socavación en curvas: Cuando el rio describe una curva existe una tendencia en los filetes líquidos situados más lejos del centro de curvatura, por lo que la profundidad de erosión es mayor en la parte del cauce exterior del rio.

- Erosión de márgenes: Es la erosión que las aguas de una corriente producen en

los materiales térreos deleznables o solubles que forman sus orillas. - Socavación local en pilas: Es aquella que se produce al pie de los obstáculos

rodeados por la corriente debido al cambio de las condiciones hidráulicas del rio. - Socavación local en estribos: Aquella que se produce por obstáculos que

solamente desvían la corriente, pero que están ligados a la orilla (estribos y espigones).

CLASIFICACION DE LOS CAUCES DE RIOS:

Cauce Definido: Cuando tiene orillas bien marcadas y en época de estiaje toda la corriente escurre por el mismo.

Cauce Indefinido: Cuando en el estiaje el fondo del cauce tiene una superficie casi plana sobre la que se forman dos o más cauces por los que el río fluye simultáneamente. MÉTODO DE LISCHTVAN-LEBEDIEV: Se fundamenta en la condición de equilibrio entre la velocidad real media de la corriente (Vr) y la velocidad media del flujo (Ve) que se requiere para iniciar el arrastre de las partículas del cauce del río, cuyas características son conocidas (el método se aplica independientemente de que la distribución del material del subsuelo sea homogénea o heterogénea). CALCULO DE LA VELOCIDAD REAL MEDIA DE LA CORRIENTE Vr Par cualquier profundidad alcanzada: (1) Donde: Ho = profundidad inicial existente, en la sección del cruce (m). Hs = profundidad después de producirse la socavación en la sección del cruce (m). α = coeficiente que se determina a base de los datos obtenidos, con la expresión:

- Expresión 1 se cumplirá en la medida en que el ancho de la sección del cruce permanezca constante durante la avenida, y el fondo del cauce desciende uniformemente en todo el ancho de la sección.

- La expresión 2 se cumple solo en tramos de ríos donde el cauce principal de agua, durante el estiaje, ocupa todo su ancho

(2)

Donde: Qd = caudal o gasto de diseño. Be = ancho efectivo en la sección del cruce (m).

Para determinar be, se traza una perpendicular a la línea de corriente. Sobre esta proyectan todas las pilas (Obstáculos) y se suman los espacios libres. De esta manera considerará también el esviajamiento de la corriente. Hm = tirante medio de la sección del cruce (m). Se determina dividiendo el área hidráulica entre el ancho efectivo. µ= coeficiente que considera la contracción producida por las pilas (tabla 1). CALCULO DE VELOCIDAD MEDIA DEL FLUJO Ve Para suelos friccionantes: (3) Para suelos cohesivos: (4) Donde: β = coeficiente que considera el periodo de retorno del caudal de diseño (tabla 2). X = exponente variable, tiene valor diferente en cada expresión (tabla 3). Para suelos friccionantes, su valor depende de Dm (mm), para suelos cohesivos, depende de Υs (ton/m3).

CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACIÓN (HS) PARA SUELOS HOMOGÉNEOS, IGUALANDO VE Y VR Se conoce el tipo de suelo de la sección del cruce y se supone que la rugosidad es constante Para suelos friccionantes: (5) Para suelos cohesivos: (6) CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACIÓN (HS) PARA SUELOS HETEROGENEOS En cada eje vertical se selecciona el estrato superior y de acuerdo con sus características se aplica la ecuación adecuada (5 o 6).

CALCULO DE LA PROFUNDIDAD DE SOCAVACIÓN (HS) PARA RUGOSIDAD NO UNIFORME EN LA SECCIÓN DEL CRUCE Cuando en la sección del cruce existen dos o más sectores con diferentes profundidades el procedimiento de cálculo es similar (en cada sector determinar el valor α).

OTROS TIPOS DE SOCAVACIONES

SOCAVACION TRANSVERSAL: Se puede aplicar el método para socavación general (Hs), considerando las reducciones del área efectiva (Ao) y el ancho efectivo (Be)

SOCAVACION LOCAL AL PIE DE PILAS DE PUENTES (Método Maza y Sánchez) Normas Interinas de Diseño de Carreteras y Puentes, CORPECUADOR

SOCAVACIÓN LOCAL FRENTE A ESTRIBOS Y ESPIGONES DE PUENTES: Se recomienda el método de ARTAMANOV Donde: Pα= factor que depende del ángulo de esviajamiento. Pq= factor que depende de la relación q1/ q.

- Q1 = caudal teórico que pasaría por el área ocupada por el estribo. - Q = caudal total que escurre por el río.

Pk = factor que considera el talud de los lados del estribo o esplgón.

EQUIVALENCIA DE UNIDADES

1 kgf = 9.807 N 1 N = 0.10197 kgf 1 N-mm = 1.0197 x 10-2 kgf-cm 1 kgf-cm = 98.07 N-mm 1 N/mm = 1.0197 x 102 kgf/m 1 kgf/m = 9.807 x 10-3 N/mm 1 kgf/cm2 = 0.09807 MPa 1 MPa = 10.197 kgf/cm2 = 1.0197 x 105 kgf/m2 CARGAS Y DENOMIACION DE LAS CARGAS CARGAS PERMANENTES:

- DD= FRICCION NEGATIVA - DC= PESO PROPIO DE LOS COMPONETE ESTRUCTURALES Y ACCESORIOS NO

ESTRUCTURALES - DW= PESO PROPIO DE LS SUPERFICIES de rodamiento e instalaciones para servicios

públicos - EH= empuje horizontales del suelo - EL= tensión residuales acumuladas resultantes del proceso constructivo, incluyendo las

fuerzas secundarias del postensado. - ES= sobrecarga de suelo - EV= presión vertical del peso propio del suelo de relleno

CARGAS TRANSITORIAS - BR= fuerza de frenado de los vehículos - CE= fuerza centrifugado de los vehículos - CR= fluencia lenta - CT= fuerza de colisión de un vehículo - CV= fuerza de colisión de una embarcación - EQ= sismo - FR= fricción - IC= carga de hielo - IM= incremento por carga vehicular dinámica - LL= sobrecarga vehicular - LS= sobrecarga viva - PL= sobrecarga peatonal

- SE= asentamiento - SH+ contracción - TG= gradiente de temperatura - TU= temperatura uniforme - WA= carga hidráulica y presión del flujo de agua - WL= viento sobre la sobrecarga - WS= viento sobre sobre estructura

CARGAS

CLASIFICACIÓN Y DEFINICIÓN Se clasifican en:

- Permanentes - Variables - Excepcionales

CARGAS PERMANENTES: Son aquellas que actúan toda la vida útil de la estructura sin variar significativamente, o que varían en un solo sentido hasta alcanzar un valor límite. Corresponden:

- Peso propio de los elementos estructurales - Cargas muertas adicionales tales como:

Peso de la superficie de rodadura o al balasto Rieles Durmiente de ferrocarriles

- Empuje de tierra - Efectos debido a la contracción del fragua y el flujo plástico - Asentamiento de apoyo

CARGAS VARIABLES: Son aquellas para las que se observa variaciones frecuentes y significativas en términos relativos a su valor medio. Incluyen:

- Peso de los vehículos y personas - Efectos dinámicos - Fuerzas de frenado y aceleración - Fuerzas centrifugas - Fuerzas laterales sobre rieles - Fuerzas aplicadas durante la construcción - Fuerzas debidas a empuje de agua y subpresiones - Efecto variaciones de temperatura - Las acciones de sismo - Acción del viento

CARGAS EXCEPCIONALES: son aquellas cuya probabilidad de ocurrencia es muy baja pero que en determinadas condiciones debe ser considerada por el proyectista, como por ejemplo las debidas a colisiones, explosiones o incendio.

CARGA PERMANENTES (DC, DW, EV) SOBRE CARGAS VIVAS (LL y PL) LRFD: Camión de diseño: Carga HL-93: Camión de diseño: Tándem de diseño:

Carga de carril de diseño: NOTA: a) La sobrecarga vehicular de diseño es considerada como una combinación de: Camión de diseño o tandem de diseño + Carga de carril de diseño. b) Para momento negativo entre puntos de contraflexión bajo carga uniforme, así como en la reacción de pilares interiores se considera: 90 por ciento de la solicitación debida a dos camiones de diseño separados como mínimo 15 m entre el eje delantero de un camión y el eje trasero del otro, combinada con 90 por ciento de la solicitación debida a la carga del carril e diseño. Presencia de Múltiples Sobrecargas La solicitación extrema correspondiente a sobrecargas se determinar considerando las posibles combinaciones de carriles cargados, multiplicando por un factor de presencia múltiple. No es aplicable al estado límite de fatiga. INCREMENTO POR CARGA DINÁMICA: IM Los efectos estáticos del camión o tandem de diseño, a excepción de las fuerzas centrífugas y de frenado, se deberán mayorar en los siguientes porcentajes:

FUERZAS CENTRÍFUGAS: CE (Art. 3.6.3) Se toma como el mayor valor de:

- 25 por ciento de los pesos por eje del camión o tandem de diseño - 5 por ciento del camión o tandem de diseño más la carga de carril -

La fuerza de frenado se debe ubicar en todos los carriles de diseño que se consideren cargados y que transporten tráfico en la misma dirección. Se aplicarán los factores de presencia múltiple. Se asumirá que estas fuerzas actúan horizontalmente a una distancia de 1.80 m sobre la superficie de la calzada. CARGA SOBRE VEREDAS, BARANDAS Y SARDINELES Sobrecargas en Veredas (Art. 3.6.1.6) Se deberá aplicar una carga peatonal de 367 kg/m2 en todas las aceras de más de 0.60m de ancho, y esta carga se deberá considerar simultáneamente con la sobrecarga vehicular de diseño. Cuando la condición de carga incluya cargas peatonales combinadas con uno o más carriles con sobrecarga vehicular, las cargas peatonales se pueden considerar como un carril cargado (Art. 3.6.1.1.2). Los puentes peatonales se diseñarán para una sobrecarga de 418 kg/m2. FUERZA DE COLISIÓN DE UN VEHÍCULO: CT CARGAS HIDRÁULICAS: WA Presión Hidrostática.- Actúa de forma perpendicular a la superficie, y se calcula como el producto entre la altura de la columna de agua sobre el punto considerado, la densidad del agua y g (aceleración de la gravedad). Flotabilidad.- Fuerza de levantamiento tomada como la sumatoria de las componentes verticales de las presiones hidrostáticas. Actúa sobre todos los componentes debajo del nivel de agua. Presión de Flujo.- La presión de flujo de agua, actuando en la dirección longitudinal de las subestructuras, se tomará como: p = 52.4CDV² Donde: p = presión del agua (kg/m2) v = velocidad del agua para la inundación de diseño (resistencia y servicio) y para la inundación de control (evento extremo), en m/s CD = coeficiente de arrastre para pilas FACTORES DE CARGA Y COMBINACIONES DE CARGAS La solicitación mayorada total se tomará como:

ESTADO LÍMITE Condición más allá de la cual el puente o elemento deja de satisfacer los requisitos para los cuales fue diseñado. ESTADOS LÍMITES CORRESPONDIENTES A EVENTOS EXTREMOS − Estados límites relacionados con eventos tales como sismos, cargas de hielo y colisiones de vehículos o embarcaciones, con períodos de recurrencia mayores que el período de diseño del puente. ESTADOS LÍMITES DE RESISTENCIA - Estados límites relacionados con la resistencia y la estabilidad. ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO − Estados límites relacionados con las tensiones, deformaciones y fisuración. RESISTENCIA I – Combinación básica de cargas que representa el uso vehicular normal del puente, sin viento. RESISTENCIA II – Combinación de cargas que representa el uso del puente por parte de vehículos de diseño especiales especificados por el propietario, vehículos de circulación restringida, o ambos, sin viento. RESISTENCIA III – Combinación de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 km/h. RESISTENCIA IV – Combinación de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas. RESISTENCIA V – Combinación de cargas que representa el uso del puente por parte de vehículos normales con una velocidad del viento de 90 km/h. EVENTO EXTREMO I – Combinación de cargas que incluye sismos. EVENTO EXTREMO II – Combinación de cargas que incluye carga de hielo, colisión de embarcaciones y vehículos, y ciertos eventos hidráulicos con una sobrecarga reducida diferente a la que forma parte de la carga de colisión de vehículos, CT. SERVICIO I – Combinación de cargas que representa la operación normal del puente con un viento de 90 km/h, tomando todas las cargas a sus valores normales. SERVICIO II – Combinación de cargas cuya intención es controlar la fluencia de las estructuras de acero y el resbalamiento que provoca la sobrecarga vehicular en las conexiones de resbalamiento crítico. SERVICIO III – Combinación de cargas relacionada exclusivamente con la tracción en superestructuras de hormigón pretensado, cuyo objetivo es controlar la fisuración. SERVICIO IV – Combinación de cargas relacionada exclusivamente con la tracción en subestructuras de hormigón pretensado, cuyo objetivo es controlar la fisuración. FATIGA – Combinación de cargas de fatiga y fractura que se relacionan con la sobrecarga gravitatoria vehicular respectiva y las respuestas dinámicas bajo un único camión de diseño.

MÁXIMO MOMENTO DE FLEXIÓN EN UNA VIGA SIMPLEMENTE APOYADA PARA UN TREN DE CARGAS (Teorema de Barré) Bisecando la distancia entre la resultante de un tren de cargas y la carga más próxima a ella, por un eje que pasa por el centro de luz, el máximo momento de flexión en una viga simplemente apoyada se encuentra casi siempre bajo la carga más próxima a la resultante. En caso de igualdad de distancias, se ubica bajo la carga más pesada.

En efecto, en el tren de cargas mostrado, tomando momentos en el punto donde incide la carga P3 tenemos:

Problema PROBLEMA II.1 Utilizando la carga HL-93 calcular en un puente simplemente apoyado de 25.0 m de longitud para el estado límite de Resistencia: 1) el momento por sobrecarga que ocurre en el centro de luz; 2) el momento máximo por sobrecarga. Solución:

1. Momento por sobrecarga que ocurre en el centro de luz 1.A) Camión de Diseño: Utilizando la línea de influencia de momento flector para la sección central del puente, posicionamos el camión HL-93 de manera que se generen los máximos valores como se muestra: El momento flector por camión en el centro de luz es: MC.L. 3.6T (4.10m) 14.8T(6.25m) 14.8T(4.10m) 167.94T m

1.B) Tandem de Diseño: De modo similar se tiene para el tándem:

MC.L. 11.2T (6.25m) 11.2T(5.65m) 133.28T m

1.C) Carga de carril: En este caso hallamos el momento en el centro de luz multiplicando el valor de la carga distribuida por el área respectiva en la línea de influencia:

MC.L. 0.96T /m(½x25mx6.25m) 75T m

Debemos combinar ahora el camión o tándem de diseño con la carga de carril. En este caso escogemos, por ser crítica, la combinación: camión de diseño con carga de carril considerando además el incremento por carga dinámica del 33% para la carga de camión.

Mmáx(LL+IM) = 167.94T-m(1.33)+75 T-m= 298.36 T-m

2. Momento máximo por sobrecarga

2.A) Camión de Diseño: Ubicamos en el camión HL-93 la posición de la resultante tomando momentos en el tercer eje: Z(33.2T)= 4.30m(14.8T)+8.60m(3.6T) Z= 2.85m Luego, la distancia de 1.45m se dispone en partes iguales con respecto al centro e luz. Se tendrá la siguiente disposición de cargas:

El momento máximo ocurre bajo la carga más cercana a la resultante, a x=11.775m del apoyo izquierdo:

Mmáx 15.64T(11.775m) 3.6T(4.30m)= 168.68 T-m 2.B) Tandem de Diseño: Se muestra la posición de momento máximo:

Mmáx 10.93T(12.5m 0.30m) = 133.35 T-m

2.C) Carga de carril: Debemos combinar ahora el camión o tándem de diseño con la carga de carril. En este caso escogemos, por ser crítica, la combinación: camión de diseño con carga de carril, en la posición X= 11.775m del apoyo izquierdo: Considerando el incremento por carga dinámica para la carga de camión tenemos:

Mmáx(LL+IM) = 168.68(1.33)+74.75 = 299.03 T-m (En el Apéndice II-B, para L=25.00 m se obtiene Mmáx(LL+IM) = 299.05 T-m, en X=11.78m)