RESUMEN
2Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
En los cdigos referentes al anlisis y diseo de puentes, la carga
viva de diseo no corresponde a la carga de vehculos reales; sino
que se idealiza un tren de cargas para que los efectos generados en
los sistemas cubran el espectro de respuesta de aquellos producidos
por los vehculos reales.
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ANTECEDENTES
3Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
En el Per, no existe un cdigo propio para el diseo de puentes, por
lo que en la prctica comn hemos empleado cdigos de diseo
extranjeros, como el norteamericano (AASHTO).
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AASHTO STANDARD
4Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
Hasta el ao 2006 aproximadamente, en nuestro pas se utilizaba la
norma AASHTO Standard Specifications for Highway Bridges
para el diseo de puentes.
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Segn esta norma, los elementos estructurales, pueden ser diseados
ya sea por el mtodo de tensiones admisibles (ASD: Allowable Stress
Design) o por el Mtodo de la Rotura (LFD: Load Factor Design).
ASD
ALLOWABLE STRESS DESIGN
5Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
f : Esfuerzo calculado
FA : Esfuerzo admisible
En trminos de seguridad:
En trminos de momentos flectores:
ASD: no reconoce diferentes variabilidades de diferentes tipos de carga.
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LFD
LOAD FACTOR DESIGN
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Q : Efecto de la carga
R : Resistencia del elemento
g : Factor de carga
En trminos de seguridad:
En trminos de momentos flectores:
LFD: la carga y la resistencia no se consideran simultneamente.
INCONSISTENCIAS
7Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
En 1986, un subcomit de la AASHTO detect varias inconsistencias
en la norma Standard, producto de las nuevas investigaciones y
precis los casos particulares en que sta no era aplicable, por
ejemplo, puentes colgantes de grandes luces
Por ello, concluy que no estaba a la altura de los tiempos,
decidiendo as revisar sus disposiciones y actualizarlas basndose
en las ltimas investigaciones.
CARGAS VEHICULARES
8Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
Parte fundamental de los cdigos de diseo de puentes es la
definicin de la carga viva vehicular.
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En Estados Unidos, la American Association of State Highway and
Transportation Officials (AASHTO) es la asociacin encargada de la
emisin del reglamento de diseo de puentes de ese pas, utilizando
modelos de cargas equivalentes llamados vehculos de diseo.
Esta normativa, el vehculo de diseo lo ha dividido en dos clases:
CAMION DE DISEO
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La primera clase es el vehculo tipo H y la segunda clase es el
vehculo tipo HS, correspondiente a un camin con semirremolque.
CARGA DE CARRIL
10Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
La carga de carril consiste en una carga uniforme por metro lineal
de va de trnsito, combinada con una carga concentrada colocada
sobre el puente, en posicin tal que provoque los mximos esfuerzos.
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INCREMENTO DE CARGA
HS-20 HS-25
11Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
0.1 W
0.1 W
0.4 W
0.4 W 0.4 W
0.4 W
0.2
W
0.8
W
0.8
W
3.05 m
1.83 m0.61 0.61
Sardinel
Camin Tipo HS (3 ejes)
P 4P 4P
a b
a b
ADICIONALMENTE
12Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
Paralelamente a la sobrecarga vehicular AASHTO Standard, en
nuestro pas se empleo entre los aos 70 - 80 aprox. la sobrecarga
vehicular de la norma francesa, denominada C25 y C30.
CONSECUENCIA
13Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
Como consecuencia de haber considerado diferentes sobrecargas
vehiculares para el diseo de puentes, es que en la actualidad
contamos con puentes existentes con resistencia de cargas variables.
Relacin de puentes existentes en la carretera Arequipa Las Bambas:
CONSECUENCIA
14Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
Relacin de puentes existentes en la carretera Lima - Abancay:
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CONSECUENCIA
15Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
Relacin de puentes existentes en la carretera Lima - Yanacocha:
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IMPORTANCIA
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Evaluacin de cargas especiales excepcionales:
IMPORTANCIA
17Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
Evaluacin de cargas especiales excepcionales:
R. N. V.
D. S. N 058-2003-MTC
18Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
R. N. V.
D. S. N 058-2003-MTC
19Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
R. N. V.
D. S. N 058-2003-MTC
20Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
AASHTO LRFD
21Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
AASHTO LRFD
22Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
La norma AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, utiliza el
mtodo de diseo por factores de carga y resistencia (Load and
Resistance Factor Design).
El mtodo LRFD dimensiona las estructuras de forma que ningn
estado lmite pueda ser excedido.
LOAD AND RESISTANCE
FACTOR DESIGN
23Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
Q : Efecto de la carga
R : Resistencia del elemento
g : Factor de carga
f : Factor de resistencia
Condicin general:
LRFD: la filosofa LRFD proporciona un enfoque ms uniforme,
sistemtica y racional para la seleccin de los factores de carga
y factores de resistencia que el mtodo LFD.
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ECUACIN BSICA
AASHTO LRFD 1.3.2.1
24Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
El mtodo LRFD, puede ser expresado con la siguiente expresin:
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g =
i : Factor de modificacin de cargas, relacionado con la ductilidad,redundancia e importancia operacional de la estructura.
gi : Factor de Carga, multiplicador estadstico que se aplica a lassolicitaciones.
Qi : Solicitaciones
: Factor de Resistencia, multiplicador estadstico aplicado a las
resistencias nominales.
Rn : Resistencia Nominal
Rr : Resistencia de Clculo
FACTOR DE MODIFICACIN
DE CARGAS
25Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
Ductilidad (AASHTO LRFD, 1.3.3)
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D 1.05 Para componentes no dctiles y conexiones
D = 1.00 Para diseos convencionales
D 0.95 Para los componentes y conexiones con ductilidad mayor que la especificada
Para los otros estados lmites: D = 1.00
El factor relacionado con la ductilidad para el estado lmite de
resistencia es:
Este comportamiento es una advertencia de la falla estructural.
FACTOR DE MODIFICACIN
DE CARGAS
26Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
Redundancia (AASHTO LRFD, 1.3.4)
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R 1.05 Para componentes no redundantes
R = 1.00 Para niveles convencionales de redundancia
R 0.95 Para niveles excepcionales de redundancia
Para los otros estados lmites: R = 1.00
El factor relacionado con la redundancia para el estado lmite de
resistencia es:
A menos que existan motivos justificados, se deben usar
estructuras continuas y con mltiples recorridos de cargas.
FACTOR DE MODIFICACIN
DE CARGAS
27Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
Importancia Operacional (AASHTO LRFD, 1.3.5)
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I 1.05 Para puentes de importancia
I = 1.00 Para puentes tpicos
I 0.95 Para puentes relativamente menos importantes
Para los otros estados lmites: I = 1.00
El factor relacionado con la importancia operacional para el
estado lmite de resistencia es:
Se basa en requisitos sociales, de seguridad y defensa.
COMBINACIONES DE CARGA
Y FACTORES DE CARGA
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FACTORES DE CARGA
PARA CARGA PERMANENTE
29Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
AMPLIFICACIN DE CARGA
30Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
DC DW LL - IM - PL
Servicio II 1.00 1.00 1.30
Resistencia I 1.25 1.50 1.75
Resistencia IV 1.50 1.50 ---
Fatiga I --- --- 1.50
Fatiga II --- --- 0.75
Estados
Lmites
Factores de Carga ( g i)
Puentes de acero estructural:
Puentes de concreto armado:
DC DW LL - IM - PL
Servicio I 1.00 1.00 1.00
Resistencia I 1.25 1.50 1.75
Fatiga --- --- 0.75
Estados
Lmites
Factores de Carga ( g i)
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FACTOR DE REDUCCIN
DE CAPACIDAD
31Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
f
Flexin f f 0.90
Corte fv 0.90
Compresin fc 0.75
Tipo de Resistencia
f
Flexin f f 1.00
Corte fv 1.00
Compresin fc 0.90
Aplastamiento fb 1.00
Tipo de Resistencia
Elementos de concreto armado:
Elementos de acero estructural:
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CRITERIOS PARA
DEFLEXION
32Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
En ausencia de otros criterios, para las construcciones de puentes se
pueden considerar los siguientes lmites de deflexin:
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CRITERIOS PARA
PREDIMENSIONAMIENTO
33Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
PESO ESPECIFICO
DE MATERIALES
34Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
FACTOR DE PRESENCIA
MULTIPLE
35Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
INCREMENTO POR CARGA
DINAMICA
36Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
El factor de impacto o de carga dinmica, por el que son
afectadas las cargas mviles, es el que se muestra en la siguiente
tabla, tal factor depende de los estados lmites en revisin.
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SOBRECARGA VEHICULAR
37Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
Camin de Diseo - ASHTO LRFD (3.6.1.2.2):
El camin de diseo de la norma AASHTO LRFD es similar alcamin HS 20-44 especificado en la norma Standard.
Se deber considerar un incremento por carga dinmica de 1.33,como se especifica en el artculo 3.6.2 AASHTO LRFD.
La separacin transversal de las ruedas se tomar como 1.80 m.
SOBRECARGA VEHICULAR
38Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
Sobrecarga Vehicular Camin de Diseo
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SOBRECARGA VEHICULAR
39Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
Tndem de Diseo - AASHTO LRFD (3.6.1.2.3):
El tndem de diseo consistir en un par de ejes de 11.34 tn conuna separacin longitudinal de 1.20 m.
Se deber considerar un incremento por carga dinmica de 1.33como se especifica en el artculo 3.6.2 AASHTO LRFD.
La separacin transversal de las ruedas se tomar como 1.80 m.
SOBRECARGA VEHICULAR
40Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
Sobrecarga Vehicular Tndem de Diseo
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SOBRECARGA VEHICULAR
41Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
Carga de carril - AASHTO LRFD (3.6.1.2.4):
La carga del carril de diseo consistir en una carga de 0.95 tn/m,uniformemente distribuida en direccin longitudinal.
Transversalmente la carga del carril de diseo se supondrdistribuida uniformemente en un ancho de 3.0 m.
Los efectos debidos a la carga del carril de diseo no estarnsujetos a un incremento por carga dinmica.
SOBRECARGA VEHICULAR
42Ing. Jos Manuel Basilio Valqui
Sobrecarga Vehicular Carga de Carril
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REQUISITOS GENERALES
43Ing. Jos Manuel Basilio Valqui Puentes y Obras de Arte - Escuela Acadmico Profesional de Ingeniera Civil - UCV
La sobrecarga vehicular sobre las calzadas de puentes, designada
como HL-93, deber consistir en una combinacin de:
Camin de diseo + Carga de carril de diseo
Tndem de diseo + Carga de carril de diseo
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