Materia: Puentes Semestre: Noveno I / G.Jiménez/2011

Transcripción

1 Materia: Puentes Semestre: Noveno I / 2011 G.Jiménez/2011

2 Cargas en los Puentes Cargar muerta Carga viva + Impacto Viento en la Estructura Sismo Hielo Fuerza de la corriente Empuje y presión de la tierra Viento en la carga Viva Fuerza Centrifuga Frenado Subpresión Temperatura, fluencia, retracción En el presente curso se usaran las normas A.A.S.H. T.O. (American Asociation of State Highway and Transportation Officials)

3 Debidos al peso propio (carga muerta) La carga muerta de la superestructura esta compuesta : SUPERESTRUCTURA Vigas Losas Diafragmas Aceras Postes Pasamanos Capa de rodadura Tuberias Cables Servicios Publicos

4 Debidos al peso propio (carga muerta) La carga muerta en la INFRAESTRUCUTRA constituyen: Coronamiento Elevación Fundación

5 Debidos a la Carga Viva Están constituidas por vehículos tipo. Según reglamento AASHTO, distingue dos tipos de carga viva: Camión tipo, que toma como carga puntual por cada franja de trafico. Toma como carga equivalente (distribuida).

6 CAMIONES TIPO HIGHWAY H 15 H - 20 W= Lb = Kgf

7 CAMIONES TIPO HIGHWAY H 15 H - 20 W= Lb = Kgf

8 CAMIONES TIPO HIGHWAY semitrailer G.Jiménez/2011 HS 15 HS - 20 W= Lb = Kgf H15 = 75% H20 HS15 = 75% HS20 Peso P/rueda delantera Peso P/rueda central Peso P/rueda trasera HS Kgf Kgf Kgf. HS Kgf Kgf Kgf.

9 CAMIONES TIPO HIGHWAY semitrailer HS 15 HS - 20 W= Lb = Kgf La parte de imagen con el identificador de relación rid2 no se encontró en el archivo. H15 = 75% H20 HS15 = 75% HS20

10 Equivalencias entre normas La equivalencias entre la notación: G.Jiménez/2011

11 Carga viva equivalente Q q HS 20 q = 640 lb/ft = 952,44 Kgf/m Q = Lb = Kgf. Q = Lb = Kgf. HS 15 q = 480 lb/ft = 714,33 Kgf/m Q = Lb = Kgf. Q = Lb = Kgf. En ciertas casos, en el caso de tramos S.A., a partir de cierta longitud, la carga equivalente producirá solicitaciones mayores al tren de cargas.

12 Franjas de Trafico -De 6 m. a 9 m. 2 fajas de trafico -De 9 m. a 12.6 m. -De 12.6 m. a 16.2 m. -De 16.2 m. a 19.8 m. -De 19.8 m. a 23.4 m. 3 fajas de trafico 4 fajas de trafico 5 fajas de trafico 6 fajas de trafico

13 Cargas Equivalentes La carga equivalente está constituida por una carga distribuida en superficie que se puede aplicar por tramos o sectores acompañada de una carga distribuida longitudinalmente.

14 Ejes de simetría según teorema de barre G.Jiménez/2011

15 Camión tipo y cargas equivalentes para hallar Momentos Max. En tramos simples G.Jiménez/2011

16 Camión tipo y carga equivalente para hallar momentos máximos positivos en vigas continuas. G.Jiménez/2011

17 Camión tipo y carga equivalente para hallar momentos máximos negativos en vigas continuas. G.Jiménez/2011

18 Momento máximo por Camión tipo en los volados siendo L la luz del volado. G.Jiménez/2011

19 Camión tipo y carga equivalente para hallar el corte máximo en los apoyos de vigas isostáticas. G.Jiménez/2011

20 Camión tipo y carga equivalente para hallar el corte máximo en una sección cualquiera de vigas isostáticas. G.Jiménez/2011

21 Camión tipo y carga equivalente para hallar el corte máximo junto a un apoyo interior en vigas isostáticas. G.Jiménez/2011

22 Camión tipo y carga equivalente para hallar el corte máximo en una sección cualquiera de una viga continua. G.Jiménez/2011

23 SOLICITACIONES A CONSIDERAR EN CALCULO Y DISEÑO DE PUENTES

24 Impacto.- Es la manera de considerar el efecto dinámico de las cargas vehiculares: Donde: l = Fracción de la caiga viva por impacto con un máximo de 30 %. L = Longitud en metros de la porción de la luz que se carga para provocar los máximos esfuerzos en el miembro.

25 Impacto.- a) Grupo A. 1. La superestructura incluyendo columnas resistentes de acero o concreto, pies derechos, torres de acero ó pórticos, y en general aquellas partes de la estructura que se extienden encima de la fundación principal. 2. La porción por encima de la línea de tierra de los pilotes de concreto o acero que estén rígidamente conectados con la superestructura como en el caso de pórticos u otras estructuras continuas. b) Grupo B. 1. Estribos, muros de contención, pilas y pilotaje con excepción de lo especificado en el grupo A Fundaciones. 3. Estructuras de madera. 4. Cargas en las aceras. 5. Alcantarillas y otras estructuras con un relleno superior a 0.9 m.

26 Fajas de Tránsito.- Las cargas por faja de tránsito o camiones se supondrá que ocupan un ancho mínimo de 3 m. pudiendo alcanzar un máximo de 4.5 m. Donde: W = Ancho de la faja de tránsito. N = Número de fajas de tránsito. WC = Ancho libre de calzada (entre bordillos).

27 Fajas de Tránsito.- Anchos para a diferentes fajas de tráfico:

28 Reducción de la Intensidad de las Cargas.- Porcentajes de los esfuerzos por carga viva, se emplearán en vista de la improbable coincidencia de las cargas:

29 Cargas en las aceras.- Se utiliza para el diseño de aceras y elementos directamente afectados por la carga en aceras. q Luces menores a 7.6 m. de longitud..415 Kgf/m2 Luces de 7.61 m. a m.290 Kgf/m2 Luces mayores a m. de acuerdo a la siguiente expresión:, [Kgf/m2] Donde: P = Carga viva en Kgf/m2 (máximo 290 Kgf/m2) L = Longitud cargada del miembro a verificar en m. w = Ancho de la acera en m.

30 Choque.- Es una fuerza horizontal que provocada por el choque lateral de los vehículos contra los bordillos. Se la aplica a una altura máxima de 0.25 m. por encima de la capa de rodadura, y en caso de que el bordillo sea de menor altura esta se la aplicará en la parte superior. 750 Kgf/m 750 Kgf/m Fuerza de Choque aplicada a los Bordillos.

31 Parapetos, Postes y Pasamanos.- Se prevén en los bordes de las aceras o directamente de las calzadas para proteger a los peatones o a los vehículos. En algunos casos se prevén parapetos vehiculares entre la calzada y la acera y al borde de la acera postes y pasamanos peatonales Kgf/m Parapetos y Protecciones para Puentes de Autopista.

32 Parapetos, Postes y Pasamanos Kgf/m Parapetos y Pasamanos para Pasarelas.. En los pasamanos peatonales se aplican simultáneamente cargas distribuidas de 0.75 Kn/m. en el sentido vertical y 0.75 Kn/m. en el horizontal. La altura del pasamanos superior debe llegar a 0.9 m.

33 Fuerzas Longitudinales.- Son provocadas por el frenado brusco de los vehículos y su magnitud está dada por el 5 % de la carga viva sin impacto aplicada en todas las fajas de tráfico y desarrollada en la misma dirección. Fr 1.82m Qm) Donde: Fr = Fuerza longitudinal debida al frenado. q = Carga equivalente del vehículo especificado. L = Longitud total del puente. Qm = Carga equivalente (Momento) n = Número de fajas de tráfico. Mas utilizado en puentes hiperestaticos

34 Cargas debidas al Viento.- Su dirección es variable, pero para el diseño se trabaja solo con las componentes en la dirección perpendicular al tráfico (sobre la elevación del puente) y paralela al tráfico. Viento en la Superestructura.- Estas solicitaciones vienen expresadas pop unidad de superficie expuesta en elevación, es decir que esta superficie en elevación sirve para las dos componentes. En puentes corrientes con luces hasta de 50 m. se emplearán las siguientes cargas: Viento longitudinal en la superestructura: 0.60 Kn/m2 Viento transversal en la superestructura: 2.45 Kn/m2.

35 Viento en la Carga Viva.- Será considerada como una fuerza por metro lineal de estructura de acuerdo a la tabla siguiente: Estas cargas se aplican a 1.8 m. por encima de la capa de rodadura. En puentes corrientes con luces de hasta 50 m. se emplearán las siguientes cargas: Viento longitudinal sobre la carga viva: 0.60 Kn/m. Viento transversal sobre la carga viva: 1.50 Kn/m.

36 Viento en la Infraestructura. - La dirección más desfavorable del viento sobre una pila, de manera que las fuerzas resultantes por este concepto son respectivamente: Viento desfavorable en la Infraestructura

37 Viento en la Infraestructura. - Viento longitudinal: Donde: P = Presión del viento en la infraestructura = 2 Kn/m2. L = Separación entre ejes de pilas en metros. D = Ancho de la pila en metros. B = Espesor de la pila en metros. H = Altura libre de la pila entre el nivel de aguas y su coronamiento en metros. Las unidades para Fvi y Fvt serán en Kilonewtons.

38 Fuerza de la Corriente.- Las aguas provocan una fuerza con tendencia a volcar particularmente las pilas por ello estas deben ofrecer la menor resistencia posible, lo que se consigue dándole formas hidrodinámicas, lo que es más ubicando la pila con la menor sección en la dirección de la corriente La presión de la corriente está dada por: Donde: p = Presión de la corriente en Kn/m2 v = Velocidad de las aguas en m/seg. K = Constante cuyos valores se deducen de la figura 60.

39 Fuerza de la Corriente.- Constantes K según las formas de las Pilas. Donde: p = Presión de la corriente en Kn/m2 v = Velocidad de las aguas en m/seg. K = Constante cuyos valores se deducen de la figura 60.

40 Empuje de Tierras.- Los estribos, además de recibir las reacciones transmitidas por la superestructura están sometidos al empuje de las tierras que conforman el terraplén de acceso para lo que se aplican las siguientes expresiones:

41 Empuje de Tierras.- Cuando no hay sobrecarga en el terraplén: Cuando se considera carga viva distribuida sobre el terraplén se trabaja con Una altura equivalente que es adicionada a la altura del relleno o sea: Cuando los accesos llevan losa de hormigón armado adecuadamente diseñada y apoyada en el coronamiento del estribo no se considerará presión por carga viva. Donde: E =Empuje resultante en Kn/m. = Peso especifico del terreno en Kn/m³ h = Altura del relleno en metros. = Angulo del talud natural del terreno en grados. y = Cota a la que actúa la resultante del empuje en metros. h' = Altura equivalente adicional para el diagrama de presiones en metros. s = Sobrecarga en el terraplén en Kn/m² (se recomienda aplicar un mínimo de 10 Kn/m²).

42 Fuerzas Sísmicas.- En general cuando se considera sismo en los puentes, provoca una fuerza horizontal en la estructura que está dada por: Donde: Fh = Fuerza horizontal aplicada en cualquier dirección y en el centro de gravedad de la estructura. D = Carga muerta de la estructura. C = 0.02 Cuando las tensiones en el suelo de fundación sean 4 kgf/cm2 o mayor C = 0.04 Cuando las tensiones en el suelo de fundación sean menores a 4 kgf/cm2 C = 0.06 para estructuras asentadas sobre Pilotes, fundaciones profundas ó tubulones. No se toma en consideración la carga viva.

43 Fuerza Centrífuga.- Cuando un puente está ubicado en una curva, se deberá tener cuidado de verificar la fuerza centrífuga que puede provocar momentos torsores importantes en la superestructura y esfuerzos cortantes a nivel de apoyos y coronamiento de la infraestructura. F centrifuga = * v 2 / R [ Porcentaje de la carga viva] Donde: v = Velocidad de diseño de la carretera en Km/Hr. R = Radio de curvatura en el eje del puente en metros..