DISEÑO DE PUENTES Y OBRAS DE ARTE Clase 3: Cargas en los Puentes
CARGAS EN LOS PUENTES Las cargas en los puentes se refieren a todas las fuerzas que actúan tanto sobre la superestructura como la infra estructura . Estas se dividen en : a) Permanentes b ) Variables c ) Excepcionales
DEFINICIÓN Y CLASIFICACION DE CARGAS
a) Cargas Permanentes (2.4.2) : Son aquellas que actúan
durante la vida útil de la estructura, sin mayor variación. a.1) Peso propio: Se consideran como cargas de “peso propio”, las cargas de todos los elementos propios del conjunto estructural portante. Ejemplos de pesos unitarios en la siguiente tabla:
TABLA DE PESOS UNITARIOS POR MATERIAL
DEFINICIÓN Y CLASIFICACION DE CARGAS a.2) Peso muerto : Se consideran como “peso muerto”, a todas las cargas que actúan en a estructura de manera permanente, pero que no cumplen la función de elemento portante, por lo tanto son las cargas de los elementos que coadyuvan en el cumplimiento de la función de la estructura en el servicio que presta.
Viaductos carreteras
Peso del Asfalto Peso de las barandas Viaductos Peso de los postes ferrocarriles Peso de las veredas Elementos arquitectónicos
Peso de balastro Peso de durmientes Peso de rieles
DEFINICIÓN Y CLASIFICACION DE CARGAS
• Cargas Permanentes • DD = • DC = • DW = • EH = • ES = • EV =
fuerzas de arrastre hacia abajo carga muerta de los Componentes estructurales y no estructurales carga muerta de la superficie de rodadura y dispositivos auxiliares presión de tierra horizontal carga superficial en el terreno presión vertical del terreno.
AREA TRIBUTARIA PARA CARGA DC O DW
DEFINICIÓN Y CLASIFICACION DE CARGAS b) Cargas Variables (2.4.3) : Son aquellas que tienen
variación frecuente y significativa en relación a su valor medio. Aquí se incluyen las sobrecargas según su uso, así como los efectos dinámicos, frenado, fuerza centrifuga y otros. Además se incluyen en este grupo de cargas, las fuerzas aplicadas durante la construcción, las fuerzas del empuje de agua, supresión, así como sismo, viento y las ocasionadas por variación de temperatura. c) Cargas
Excepcionales : Son aquellas acciones cuya
probabilidad de ocurrencia es muy baja, pero en determinadas condiciones deben ser consideradas por el proyectista, como por ejemplo las debidas a colisiones , explosiones o incendios.
CARGAS EN PUENTES
• Cargas Transitorias ( variables y excepcionales ) • • • • • • • •
BR = fuerza de frenado vehicular CE = fuerza centrifuga vehicular CR = “creep” del concreto CT = fuerza de choque vehicular CV = fuerza de choque de barcos EQ = sismo FR = fricción IC = carga de hielo
• • • • • • • • • • •
IM = carga de imp acto LL = carga viva vehicul ar
LS = carga viva superficial PL = carga viva de peatones SE = asentamiento SH = contracción TG = gradiente de temperatura TU = temperatura uniforme WA = carga de agua y presión del flujo WL = efecto de viento sobre la carga viva WS = efecto de viento sobre la estructura
CARGA VIVA VEHICULAR : LL
NUMERO DE VIAS (CARRILES) •
Es necesario determinar cuántas vías o carriles existe en el puente
•
Carril de Diseño (vía) 3.0 m
•
Número de Vías (Carriles) =
≠
área real de paso 3.3 m a 4.6 m (3.6 m recomendado ) ancho de la calzada (ω) / 3.6 m ≥ Número de áreas de paso real
•
Número de carril debe ser un número entero (1,2,3, ...), no hay una fracción de carril (No hay 2.5 carriles, por ejemplo)
•
Excepto para anchos de calzada de 6 m a 7,2 m, donde se considera al puente de 2 vías oAncho carriles de calzada (ω)
CARGA VIVA VEHICULAR : LL
Con fines de diseño, nos interesa el tipo de vehículo que producen el peor efecto.
AASHTO tiene 3 tipos básicos de LL, Llamado carga HL-93 (siglas de carga de carretera, año 1993): • Camiones de Diseño • Tándem de Diseño • Cargas uniformes
CAMIÓN DE DISEÑO • El camión de diseño se llama HS-20 (Highway Semi-Trailer con un peso de 20 kips en los dos primeros ejes)
• Las cargas que se muestran a la izquierda son para cada uno de los ejes = 2 ruedas
• Peso total = 325 kN ~ 33 t. • Distancia entre el segundo y terceros ejes se pueden variar para producir el máximo efecto
• Es necesario multiplicar esta carga por el factor dinámico de impacto (IM)
CAMIÓN DE DISEÑO
145 kN 145 kN 35 kN
CAMIÓN DE DISEÑO
PERFIL
1.8 m
PLANTA
TAMDEM DE DISEÑO
PERFIL
• Vehículo de dos ejes con 110 kN en cada eje
• Es necesario multiplicar esta carga por factor dinámico de impacto (IM)
PLANTA
• Produce momento mayor que el camión HS20 para vigas simplemente apoyadas con longitud menor de 13,4 m
TAMDEM DE DISEÑO
110 kN 110 kN
TAMDEM DE DISEÑO
PERFIL
1.8m
PLANTA
CARGA UNIFORME POR CARRIL (LANE) • Carga uniforme de 9.3 kN / m que actúa sobre una anchura adyacente de 3 m. • •
(Es decir, la carga es de 3.1 kN / m2) Puede ser aplica continua o discontinua a lo largo del puente para producir el máximo efecto No se aplica el factor dinámico por impacto (IM) para esta carga
PLANTA
PERFIL
CARGA UNIFORME POR CARRIL (LANE)
APLICACIÓN DE CARGAS VIVAS VEHICULARES, PARA OBTENER MAXIMOS EFECTOS
145 kN 145 kN 35 kN
110 kN 110 kN
9.3 kN/m
El camión de diseño con sus dimensiones de separación mas pequeñas (4.3 m)
9.3 kN/m
ANCHO DE CARRIL DE DISEÑO
145 kN 145 kN 35 kN
9.3 kN/m
APLICACIÓN DE CARGA VEHICULAR PARA DISEÑO DE VIGAS
FACTOR DE PRESENCIA MULTIPLE DE CARGA •
Tiene en cuenta la probabilidad que se presente la máxima carga viva en diferentes carriles al mismo tiempo.
FACTOR DE PRESENCIA MULTIPLE DE CARGA
CARGA DE IMPACTO (IM)
Este incremento no se aplicara en el computo de cargas centrifugas o cargas de frenado ni se aplicara a la carga uniformemente distribuida
CARGA VIVA EN VEREDAS
• Las veredas y los elementos que las soportan deberán diseñarse para una sobrecarga peatonal de 3.5 kN/m 2 ( 360 kgf/m2) actuando en los tramos que resulten desfavorables en cada caso y simultáneamente con las cargas vivas debidas al peso de los vehículos.
• Se exceptúan las veredas de los puentes no urbanos cuyas veredas tengan anchos menores que 0.60m, para los cuales no será necesario considerar sobrecarga.
CARGAS EN PUENTES PEATONALES (PL)
• Los puentes para uso peatonal y para el trafico de bicicletas deberán ser diseñados para una carga viva uniformemente repartida de 5 kN/m2 ( 510 kgf/m2).
• El proyectista deberá evaluar el posible uso del puente peatonal por vehículos de emergencia o mantenimiento. Las cargas correspondientes a tales vehículos no requerirán incrementarse por efectos dinámicos.
Preguntas…. ?
