tipos y componentes estructurales - kaizen

ANLISIS Y DISEO DE PUENTES CON CSIBRIDGE

TIPOS Y COMPONENTES ESTRUCTURALES DEPUENTES

MAYO 2014Ing. CIP CSAR ALVARADO CALDERN

PUENTES: DEFINICIN Y CONCEPTOSGENERALESPara muchos, los puentes son slo grandes ycasi indestructibles obras de la ingeniera. Sonmuy pocas las personas que al verlos sedetienen y reflexionan acerca de su utilidad, desu forma, su estructura y otras importantescaractersticas que hacen de ellos obras muynecesarias para el desarrollo de un pas, puebloo regin.

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE UNPUENTEEl rol que juegan los elementos estructurales de un puente enel proceso de construccin es de vital importancia.Se presenta a continuacin los principales componentes delos puentes.- La Superestructura

* Tablero* Estructura principal

- La Subestructura* Estribos* Pilares

- La Cimentacin* Zapatas, Pilotes y* Cajones (caissons)

- Elementos de conexin

LA SUPERESTRUCTURASe denomina superestructura al sistema estructural formado por eltablero y la estructura portante principal.El tablero: est constituido por los elementos estructurales quesoportan, en primera instancia, las cargas de los vehculos para luegotransmitir sus efectos a la estructura principal. En los puentesdefinitivos, en la mayora de los casos, se utiliza una losa de concretocomo el primer elemento portante del tablero.En los puentes modernos de grandes luces, en lugar de la losa deconcreto se esta utilizando el denominado tablero ortotrpico que estconformado por planchas de acero reforzados con rigidizadores sobre elque se coloca un material asfltico de 2 como superficie de rodadura.El tablero ortotrpico de acero es mucho ms caro que la losa deconcreto, pero por su menor peso, su uso resulta conveniente en lospuentes de grandes luces. Por ejemplo, en la construccin del tablerodel puente provisional Reque (1999), ubicado en la ciudad de Chiclayose utiliz este tipo de tablero que permiti disminuir el peso del tableroconsiderablemente, mejorando la capacidad sismorresistente delpuente.En el caso de los puentes provisionales en lugar de la losa de concretose utiliza el maderamen, que consiste de un sistema estructural en basea tablas dispuestas en direccin transversal y paralelo al eje del puente(huellas), debido a que permite reducir notablemente la carga muertasobre la estructura principal.

La estructura principal: Se denomina estructura principal, al sistemaestructural que soporta el tablero y salva el vano entre apoyos,transmitiendo las cargas a la subestructura.

TIPOS DE SUPERESTRUCTURASLa construccin de la superestructura de un puente depende deltipo de superestructura que puede ser establecido de la siguientemanera:

PUENTES METLICOSSimplemente apoyados, reticulados o de alma llena.Continuos, reticulados o de alma llena.Arcos.Atirantados.Colgantes.PUENTES DE CONCRETOSimplemente apoyados.Continuos.Prticos.Arcos

PUENTES METLICOS

a. Simplemente Apoyados

b. Continuo

c. Arco

d. Atirantado

e. Colgante

PUENTES DE CONCRETO

a. Simplemente Apoyados

b. Continuo

c. Arco

d. Prtico

e. Atirantado

CL

CL

CL

CL

CL

LA SUBESTRUCTURAEn los puentes convencionales, la subestructura esta formada por loselementos estructurales que soportan la superestructura y quetransmiten las cargas a la cimentacin. Dependiendo de suubicacin, se denominan estribos o pilares. Los estribos son losapoyos extremos del puente, mientras que los pilares son los apoyosintermedios.Sin embargo, en ciertos tipos de puentes la superestructura se unemonolticamente y en consecuencia, la separacin entresuperestructura y subestructura deja de tener sentido. En este casoel estudio del comportamiento estructural del puente para todos losestados de carga debe de ser realizado considerando el puente comoun todo. Por ejemplo, en los puentes tipo prtico y puentes de arco.Los pilares generalmente son de concreto armado y pueden ser devarios tipos: de una sola placa o una sola columna, o dos o mascolumnas unidas por una viga transversal. Los pilares de gran alturase hacen en seccin hueca y en los otros casos de seccin maciza.Los estribos pueden ser concreto ciclpeo o de concreto armado. Sedebe aadir que los elementos de la subestructura transmiten lascargas al terreno a travs de su cimentacin.

LA CIMENTACIN.La cimentacin puede ser clasificada en dos grupos:Cimentacin directa o superficial: Es la que se hace mediantezapatas que transmiten la carga al suelo portante. Este tipo decimentacin se utiliza cuando el estrato portante adecuado seencuentra a pequeas profundidades y a la cual es posible llegarmediante excavaciones.Cimentacin profunda: Se utiliza cuando el estrato resistente seencuentra a una profundidad al que no es fcil llegar medianteexcavaciones. Las cimentaciones profundas se hacen a travs decajones de cimentacin (caissones), pilotaje y cimentacionescompuestas (cajones con pilotes). Por ejemplo, en la cimentacinde los pilares del puente provisional Reque se utiliz el sistemamixto: pilotes y cajones de concreto armado.

DISPOSITIVOS DE CONEXINEn los puentes, adems de los elementos estructurales indicadosanteriormente, existen dispositivos de conexin que deben seranalizados y diseados cuidadosa y generosamente por cuanto seha observado que su comportamiento es de suma importanciadurante sismos, huaycos y cambios de temperaturas. A losdispositivos de conexin entre la superestructura y la subestructurase les denomina aparatos de apoyo que pueden ser fijos o mviles.

ACCESORIOS DEL TABLEROUn puente es una obra que permite brindar continuidad a la va en lacual se encuentra y como tal, el tablero debe satisfacer los requisitosde funcionalidad que se establecen en las Normas y Especificacionescorrespondientes; es por ello que por ejemplo, en el tablero se debencolocar elementos accesorios como veredas, barandas, etc., que engeneral constituyen carga muerta adicional.En los puentes de ferrocarril se coloca balasto, durmientes y rieles; yen los puentes para trenes elctrico de transporte rpido masivo losrieles se colocan generalmente sin utilizar balasto, con lo que sereduce el peso muerto y se bajan los costos de mantenimiento.

PUENTE LOSA PUNO

PUENTE LIMBANI-PHARA PUNO

PUENTE CARRASQUILLO PIURA

IDEALIZACIN DE PUENTE DE VIGAS Y LOSA

IDEALIZACION DE PUENTE DE VIGAS Y LOSA

PUENTE CHINO AGUAYTIA PUCALLPA

PUENTE BOLOGNESI PIURA

PUENTE BOLOGNESI PIURA PER

IDEALIZACIN DE PUENTE EN ARCO

PUENTE SANTA ROSA ABANCAY PER

PUENTE SANTA ROSA ABANCAY

PUENTE QUEBRADA HONDA ABANCAY-CUZCO

PUENTE RO COLORADO JUNN

PUENTE SICUANI CUSCO

PUENTE SICUANI CUSCO PER

PUENTE SICUANI CUSCO

PUENTE SICUANI CUSCO PER

PUENTE CIRIALO CUSCO PER

PUENTE PILCOPATA CUSCO

IDEALIZACIN DEL PUENTE PILCOPATA

PUENTE CAJARURO AMAZONAS

PUENTE LURN LIMA

Isomtrico Vista en planta Inferior

Vista Lateral

IDEALIZACIN DEL PUENTE LURN

PUENTE EL SILENCIO

KARUSHIMA KAIKYO BRIDGE JAPN

AKASHI KAIKYO BRIDGE JAPN

PUENTE AGUAYTIA UCAYALI

PUENTE HABICH LIMA

PUENTE EL LINO LAMBAYEQUE

PUENTE SAN FRANCISCO SAN MARTN

PUENTE COLGANTE TIPO CUADRICABLE, CARROZABLE,SAN FRANCISCO, UCHIZA, L= 145m. (2002-2003).

PUENTE NIEVA AMAZONAS

PUENTE BILLINGHURST MADRE DE DIOS

PUENTE PUNTA ARENAS SAN MARTN

PUENTEPUNTA ARENASSAN MARTN

PUENTE PUNTA ARENAS SAN MARTN

IDEALIZACIN DEL PUENTE INCACHACA AYACUCHO

MDULO DE VIGA DE RIGIDEZ DEL PUENTE INCACHACAAYACUCHO

IDEALIZACIN DE MDULO DEL PUENTE INCACHACA

ESPECIFICACIONES DEDISEO

ESTUDIOS BSICOS

Los principales Estudios Bsicos para un proyectode Puentes y Obras de Arte son los siguientes:ESTUDIOS TOPOGRFICOSESTUDIOS DE HIDROLOGIA E HIDRAULICAESTUDIOS GEOLGICOS Y GEOTECNICOSESTUDIOS DE RIESGO SSMICOESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTALESTUDIOS DE TRAFICO

ESTUDIOS TOPOGRFICOSLos 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 y de ecologa y efectos en el medioambiente.

Posibilitar la definicin precisa de la ubicacin ylas dimensiones de los elementos estructurales.

Establecer puntos de referencia para el replanteodurante la construccin

ESTUDIOS TOPOGRFICOSLos estudios topogrficos debern comprender como mnimolo siguiente : Levantamiento topogrfico general de la zona del proyecto,documentado en planos a escala entre 1:500 y 1:2000 concurvas de nivel a intervalos de 1 m y comprendiendo por lomenos 100 m a cada lado del puente en direccinlongitudinal (correspondiente al eje de la carretera) y endireccin transversal (la del ro u otro obstculo a sertranspuesto). Definicin de la topografa de la zona de ubicacin delpuente y sus accesos, con planos a escala entre 1/100 y1/250 considerando curvas de nivel a intervalos nomayores que 1 m. y con secciones verticales tanto endireccin longitudinal como en direccin transversal. Losplanos debern indicar los accesos del puente, as comoautopistas, caminos, vas frreas y otras posiblesreferencias. Deber igualmente indicarse con claridad lavegetacin existente.

ESTUDIOS TOPOGRFICOS En el caso de puentes sobre cursos de agua deber hacerseun levantamiento detallado del fondo. Ser necesarioindicar en planos la direccin del curso de agua y loslmites aproximados de la zona inundable en lascondiciones de aguas mximas y mnimas, as como losobservados en eventos de carcter excepcional. Cuandolas circunstancias lo ameriten, debern indicarse losmeandros del ro.

Ubicacin e indicacin de cotas de puntos referenciales,puntos de inflexin y puntos de inicio y trmino de tramoscurvos; ubicacin o colocacin de Bench Marks.

Levantamiento catastral de las zonas aledaas al puente,cuando existan edificaciones u otras obras que interfierancon el puente o sus accesos o que requieran sermodificadas.

ESTUDIOS DE HIDROLOGIA EHIDRAULICALos objetivos de los estudios son establecer lascaractersticas hidrolgicas de los regmenes deavenidas mximas y extraordinarias y los factoreshidrulicos que conllevan a una real apreciacindel comportamiento hidrulico del ro quepermiten definir los requisitos mnimos delpuente y su ubicacin ptima en funcin de losniveles de seguridad o riesgos permitidos oaceptables para las caractersticas particulares dela estructura.

ESTUDIOS DE HIDROLOGIA E HIDRAULICA Los estudios de hidrologa e hidrulica para el diseo depuentes 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 quecomprende 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 ylocal.

Profundidad mnima recomendable para la ubicacin de lacimentacin, segn el tipo de cimentacin.

Obras de proteccin necesarias. Previsiones para la construccin del puente.

ESTUDIOS GEOLGICOS Y GEOTECNICOS Establecer las caractersticas geolgicas, tanto local como

general de las diferentes formaciones geolgicas que seencuentran identificando tanto su distribucin como suscaractersticas geotcnicas correspondientes.

Establecer las caractersticas geotcnicas, es decir, laestratigrafa, la identificacin y las propiedades fsicas ymecnicas de los suelos para el diseo de cimentacionesestables

ESTUDIOS GEOLGICOS Y GEOTECNICOSEl programa de estudios deber considerar exploraciones de

campo, cuya cantidad ser determinada en base a laenvergadura 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.

ESTUDIOS GEOLGICOS Y GEOTECNICOS 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 preliminarespara el diseo del puente a nivel de anteproyecto.

Dependiendo de la envergadura del proyecto y del tipo desuelo se podran realizar ensayos de refraccin ssmica,suplementados por perforaciones o excavaciones deverificacin en sustitucin a los trabajos antes mencionado.

Presentacin de los resultados y Recomendaciones sobreespecificaciones constructivas y obras de proteccin

ESTUDIOS DE RIESGO SSMICOLos estudios de peligro ssmico tendrn como finalidad ladeterminacin de espectros de diseo que definan lascomponentes horizontales y vertical del sismo a nivel de lacota de cimentacin

ESTUDIOS DE RIESGO SSMICOEl alcance de los estudios de peligro ssmico depender de: La zona ssmica donde se ubica el puente El tipo de puente y su longitud Las caractersticas del sueloPara los casos siguientes podrn utilizarse directamente las

fuerzas ssmicas mnimas especificadas en el Ttulo II delManual de Diseo de Puentes, sin que se requieran estudiosespeciales de peligro ssmico para el sitio:

Puentes ubicados en la zona ssmica 1, independientementede las caractersticas de la estructura.

Puentes de una sola luz, simplemente apoyados en losestribos, independientemente de la zona donde se ubiquen.

Otros puentes que no correspondan a los casosexplcitamente listados en lo que sigue.

ESTUDIOS DE RIESGO SSMICOSe requerirn estudios de riesgo ssmico para los puentes que se

ubiquen en las zonas 1, 2 3, en los siguientes casos: Puentes colgantes, puentes atirantados, puentes de arco y

todos aquellos puentes con sistemas estructurales noconvencionales, siempre que - en cualquiera de los casosmencionados - se tenga una luz de ms de 90m. y/o elsuelo corresponda al perfil tipo S4.

Otros puentes, incluyendo puentes continuos y simplementeapoyados de mltiples luces, con una longitud total de laestructura mayor o igual a 150 m

ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTALLos estudios ecolgicos tendrn como finalidad: Identificar en forma oportuna el problema ambiental,

incluyendo una evaluacin de impacto ambiental en laconcepcin de los proyectos. De esta forma se disearnproyectos con mejoras ambientales y se evitar, atenuar ocompensar 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 losprocedimientos constructivos y durante el servicio delpuente.

Recomendar las especificaciones de diseo, construccin ymantenimiento para garantizar la durabilidad del puente.

ESTUDIOS DE TRAFICOCuando la magnitud envergadura de la obra as lo requiera,ser necesario efectuar los estudios de trficocorrespondiente a volumen y clasificacin de trnsito enpuntos establecidos, con el objetivo de determinar lascaractersticas de la Infraestructura vial y la superestructuradel puente.

LRFD vs. ASDEl principal objetivo de la Especificacin LRFD (Loadand Resistance Factor Design) es proveer unaconfiabilidad uniforme a las estructuras bajo variasconsideraciones de carga. Esta uniformidad nopuede ser obtenida con el mtodo de diseo poresfuerzo permisible (ASD Allowable Stress Design).El mtodo ASD puede ser representado por lainigualdad

Qi Rn / F.S.El lado izquierdo es la suma de los efectos de lacarga Qi (por ejemplo fuerzas y momentos). Ellado derecho es el esfuerzo nominal o resistenciaRn dividida por un factor de seguridad.

LRFD vs. ASDCuando se divide por una apropiada propiedad deseccin (por ejemplo rea o mdulo de seccin), los doslados de la inigualdad se convierten en esfuerzocalculado y esfuerzo permisible, respectivamente. Ellado izquierdo puede ser expresado de la siguientemanera:Qi : el mximo valor (valor absoluto) de lascombinaciones

D+LD+L+WD+L+ED-WD-E

Donde D, L, W y E son, respectivamente, los efectos delas cargas muerta, viva, viento y sismo

LRFD vs. ASDASD, entonces, est caracterizado por el uso de cargasde servicio no factoradas en conjuncin con un nicofactor de seguridad aplicado a la resistencia. Debido ala mayor variabilidad y, por lo tanto, impredecibilidadde la carga viva y otras cargas en comparacin con lacarga muerta, no es posible una uniforme confiabilidad.LRFD, como su nombre lo implica, usa factoresseparados para cada carga y para la resistencia. Fuenecesario una considerable investigacin y experienciapara establecer factores apropiados. Debido a que losdiferentes factores reflejan un grado de incertidumbrede diferentes cargas y combinaciones de carga y laexactitud de un esfuerzo predecible, es posible unamayor confiabilidad de este mtodo.

LRFD vs. ASDEl mtodo LRFD puede ser resumido por lasiguiente frmula:

En el lado izquierdo de la inigualdad, se encuentrael esfuerzo requerido que es la suma de variosefectos de carga Qi multiplicados por susrespectivos factores de carga i. El esfuerzo dediseo, que se encuentra en el lado derecho, es elesfuerzo nominal o resistencia Rn multiplicado porun factor de resistencia .

rniii RRQ

Cada componente y conexin deber satisfacer laecuacin 1 para cada estado limite, a menos queotra disposicin sea especificada. Para los estadoslmites de servicio y evento extremo, los factoresde resistencia sern tomados como 1.0, exceptopara pernos, para los cuales las provisiones delArticulo 6.5.5 de las Especificaciones AASHTO ensu versin LRFD sern aplicadas. Todos losestados lmites sern considerados de igualimportancia.

(1)rniii RRQ

para el cual:Para las cargas para las cuales un valor mximo dei es la apropiada:

(2)Para las cargas para las cuales un valor mnimo dei es la apropiada:

(3)

95.0 IRDi

RDIi

1

donde:i = Factor de carga: un factor de multiplicidad basadoestadsticamente aplicado a los efectos de fuerza. = Factor de resistencia: un factor de multiplicidad basadoestadsticamente aplicado a la resistencia nominal, comoest especificado en las Secciones 5, 6, 7, 8, 10, 11 y 12 delas Especificaciones AASHTO en su versin LRFD. = Un factor relacionado a la ductilidad, redundancia eimportancia operativa.D = Un factor relacionado a la ductilidad segn loespecificado en el Artculo 1.3.3 de las EspecificacionesAASHTO en su versin LRFD.R = Un factor relacionado a la redundancia segn loespecificado en el Artculo 1.3.4 de las EspecificacionesAASHTO en su versin LRFD.I = Un factor relacionado a la importancia operativa segnlo especificado en el Artculo 1.3.5 de las EspecificacionesAASHTO en su versin LRFD.

Qi = Efectos de la fuerza.Rn = Resistencia nominal.Rr = Resistencia factorada: RnSeleccin de modificadores de carga para elEvento Extremo I

h Evento Extremo IDuctilidadhD 1.00DuctilidadhR 1.00DuctilidadhI 1.05

05.1 IRDi

Los puentes debern ser diseados teniendo encuenta los Estados Lmite que se especificarn,para cumplir con los objetivos de constructibilidad,seguridad y servicialidad, as como con la debidaconsideracin en lo que se refiere a Inspeccin,Economa y Esttica.

De acuerdo a la versin LRFD de las EspecificacionesAASHTO, los puentes deben ser proyectados paracumplir satisfactoriamente las condiciones impuestaspor los estados lmites previstos en el proyecto,considerando todas las combinaciones de carga quepuedan ser ocasionadas durante la construccin y eluso del puente. Asimismo, deben ser proyectadosteniendo en cuenta su integracin con el medioambiente y cumplir las exigencias de durabilidad yservicio requeridas de acuerdo a sus funciones,importancia y las condiciones ambientales.

Los Estados Lmites contemplados por lasEspecificaciones AASHTO LRFD son:

Estado Lmite de Servicio Estado Lmite de Fatiga y Fractura Estado Lmite de Resistencia Estado Lmite de Evento Extremo

Estado Lmite de ServicioEl estado lmite de servicio ser tomado encuenta como una restriccin sobre losesfuerzos, deformaciones y ancho de grietasbajo condiciones regulares de servicio.El estado lmite de servicio da experienciasegura relacionada a provisiones, los cuales nopueden ser siempre derivados solamente deresistencia o consideraciones estadsticas

Estado Lmite de Fatiga y FracturaEl estado lmite de fatiga ser tomado en cuentacomo un juego de restricciones en el rango deesfuerzos causados por un solo camin de Diseoque ocurre en el nmero esperado de cicloscorrespondientes a ese rango de esfuerzos.El estado lmite de fractura ser tomado en cuentacomo un juego de requerimientos de tenacidad delmaterial.El estado lmite de fatiga asegura limitar eldesarrollo de grietas bajo cargas repetitivas paraprevenir la rotura durante la vida de diseo depuentes

Estado Lmite de ResistenciaEl estado lmite de resistencia ser tomado encuenta para asegurar la resistencia yestabilidad. Ambas, local y global son dadaspara resistir las combinaciones especificadas decarga que se espera que un puenteexperimente durante su vida de diseo.Bajo el estado lmite de resistencia podraocurrir dao estructural y frecuentesufrimiento, pero la integridad completa de laestructura se espera que se mantenga.

Estado Lmite de Evento ExtremoEl estado lmite de evento extremo ser tomadoen cuenta para asegurar la supervivenciaestructural de un puente durante un sismoimportante o durante inundaciones o cuando eschocado por un buque, vehculos o flujos dehielo, posiblemente ocurridos bajo condicionesmuy especiales.Se considera que el Estado Limite de EventoExtremo ocurrir una sola vez con un perodode retorno que puede ser significativamentems grande que el de la vida de diseo delpuente

ALTURA MNIMA RECOMENDADA PARASUPERESTRUCTURAS DE ALTURA CONSTANTESUPERESTRUCTURA ALTURA MNIMA INCLUYENDOTABLERO

Material Tipo Tramo simple Tramos continuos

Concretoarmado

Losa con armaduraprincipal paralela altrfico

1.2(S+3000)/30 (S+3000)/30>165 mm

Vigas Tee 0.070 L 0.065 L

Vigas Cajn 0.060 L 0.055 L

Vigas de estructuraspeatonales 0.035 L 0.033 L

Concretopresforzado

Losas 0.030 L >165 mm 0.027 L >165 mm

Vigas cajn vaciadas insitu 0.045 L 0.040 L

Vigas doble Tprefabricadas 0.045 L 0.040 L

Vigas de estructuraspeatonales 0.033 L 0.030 L

Vigas de cajnadyacente 0.030 L 0.025 L

Acero

Altura total de una vigadoble T compuesta 0.040 L 0.032 L

Altura de porcin deseccin doble T de unaviga doble T compuesta

0.033 L 0.027 L

Cerchas 0.100 L 0.100 L

SOBRECARGAVEHICULAR

var 4.30 a 9.00 m

145 kN8P=

ANCHO DE VIA

3.00 m

35 kN

4.30 m

145 kN8P=

2P=

Bordillo

.60m

Gen

eral

.30m

Los

a

9.3 kN/m 9.3 kN/m

SUBSISTEMA K

SUBSISTEMA M

SOBRECARGA HL-93

EL EFECTO REDUCIDOAL 90%

SUBSISTEMA S

TABLA DE DIMENSIONES Y CARGA

C4

SIMBOLO DIAGRAMA TOTAL(MTS)

EJE

PESO

3 eje

CARGA POR EJE POSTERIOR

2 eje1 eje 4 eje

T3S3

3S3o

DISTRIBUCIN DE CARGASVIVAS EN VIGAS DE PISO

DEFINICINLa distribucin de cargas tiene por finalidad estudiarla influencia de la asimetra de la carga mvil conrelacin al eje de la seccin transversal del tablero.Como la ubicacin de los vehculos en un puente esmuy variable, tanto longitudinal comotransversalmente, el clculo de los mximosesfuerzos por carga viva es una tarea laboriosa.Para fines prcticos es suficiente con idealizar alpuente primero como una estructura plana en elsentido longitudinal para determinar los esfuerzoslongitudinales y luego efectuar el clculo transversaldel tablero.

DISTRIBUCIN DE CARGAS VIVAS ENVIGAS DE PISO

0.2

Viga Principal b

distribucin lateralVigas sin

1.0z=25

z=1

1.00.4

P=1

(z= )RgidasVigas sindistribucin lateral

Vigas transversales

Viga Principal cP=1

(z= )Vigas transversales

z=1 z=25 Rigidas

Viga a Viga b Viga c

P=1

Viga Principal a

Vigas sin

z=25z=1

0.61.0

a

aL=Luz del puente

distribucin lateral

z= L2a( )3 a

a

Vigas transversalesRigidas (z= )

dc

Viga b

a

Viga a

b

c

d

/4

Mb

+

+

+

+

+

+

+

-

+

+ +

+

- - - -

/4

Superficie de Influencia de Momento Flector

/2

bM /20

aM0 /2

Ma /2

en C de Viga Principal bL

en C de Viga Principal aSuperficie de Influencia de Momento Flector

L

a

b

c

d

++++

+

-

-

a

Viga b

c

d

+

+

+

+

++++Q

1.0

1 Viga 2 3 4

2M a/2 a

a

a

b0

Qb00

en C de Viga Transversal 2Superficie de Influencia de Momento Flector

L

en Apoyo 0 de Viga Principal bSuperficie de Influencia de Fuerza de Corte

P'i P1 = 7.25+0.80x4.05

2P1 = 4x7.25 + 29x1x4.05

(1.35 +4.05 )2.702.701 2

2.703 4

P1 = 10.49 ton

4 2

R=4x7.25 ton=29 ton

P.e=K.tanxiP.e=K.tanxi

P i"=K.y i=K.x i .tan

Pi = P'i + P"i K.tan=P.e

1mR

nPPi = P.e xi+ xi 2 P i"= P.e .xixi 2

xi 2

n

n = nmero de vigas

P'i = P

2P.e=K.y i .xi

yi=xi .tanP.2e=P i".x i

2

2

Mtodo de CourbonVigas transversales son infinitamente rgidas. Vigas longitudinalesfuncionan como apoyos elsticos (resortes de rigidez "k")

e

+

P/2P/2 P/2

xi

yi+

xi

eP/2

eP/2

Pi

eP/2

x2x1

=

P/2

P/2

eP

P''i

REGLA DE LA PALANCAEn este caso la cargaen la viga exterior serla reaccin de la cargade ruedas, asumiendoque la losa entre lasvigas acta como unaviga simplemente apo-yada.

Tabla 2.6.4.2.2.1 Superestructura de Tablero comnreferidos en los artculos 4.6.2.2.2 y 4.6.2.2.3 (AASHTO LRFD)

Tabla 2.6.4.2.2.2.b-1 Distribucin de carga vivapor el carril para Momento en Vigas interiores (AASHTO LRFD)

Tabla 2.6.4.2.2.2d-1 Distribucin de carga viva por carrilpara momento en vigas longitudinales exteriores (AASHTO LRFD)

Tabla 2.6.4.2.2.2.e-1 Reduccin de Factores de Distribucin de Cargapara Momentos en vigas longitudinales sobre apoyos esviados.

(AASHTO LRFD)

APLICACIN DE LASESPECIFICACIONES AASHTO LRFD

EN DISEO DE LOSAS

Numero de Vias

1>3 0.65

1.20

Cargadas NLPresencia Multiple

Factor "m"

AASHTO LRFD Tabla 3.6.1.1.2-1Presencia Multiple de Carga Viva

Luz Principal Perpendicular al trafico

Para reaccion y momento en viga exteriorAncho transversal equivalente de carga de rueda (E)

Para momentos NegativosPara momento Positivos

Tabla A4.6.2.1.3-1

1220+0.25.S660+0.55.S1140+0.833.X

E=E=

E= mmmmmm

E

LUZ PRINCIPAL PERPENDICULAR AL TRAFICOAASHTO LRFD TABLA 4.6.2.1.3-1

Span

= S

Luz Principal paralela al trafico S 4600 mmAncho transversal equivalente de carga de rueda (E)

para Momento negativo

Franja interior

Franja de borde

Franja deborde

FranjaInterior

A4.6.2.1.3

1220+0.25.Sespacio+300+1/2.E 1800

E=E=

mmmm

Ancho

donde: espacio=distancia entre la cara exterior de la losa yla cara interior de la Vereda

para Momento positivo 660+0.55.SE= mm

Franja deborde

LUZ PRINCIPAL PARALELA AL TRAFICO S4600 mmAASHTO LRFD TABLA 4.6.2.1.3-1

NL=Numero de carriles

(C4.6.2.3) Multiple Vias Cargadas

Luz Principal paralela al trafico S > 4600 mm

m

W1=AnchoL1=min(Span,18000)

Ancho transversal equivalente de carga de rueda (E)

L1=min( Span ,18000)(C4.6.2.3) Un Via Cargada

=250+0.42. L1.W1

W1=min(Ancho,9000)

Eint=minimo( EFranja interior1E E

)m1, EFranja de borde

=2100+0.12. L1.W1 Ancho/NL

A4.6.2.3

Eborde=espacio+300+1/2.Eint 1800 mmdonde: espacio = distancia entre la cara exterior de la losa y

la cara interior de la vereda

Span

= S

Franja deborde

Franja deborde

FranjaInterior

Ancho

LUZ PRINCIPAL PARALELA AL TRAFICO S>4600 mmAASHTO LRFD 4.6.2.3

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