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Car g as d e d is eñ o
En función del servicio que presta, la estructura debería pesar lo menos posible y ser capaz de soportar más carga, estas est as con condic dicion iones es nos ind indica ican n que ten tenemo emoss un dis diseño eño adecuado, al contar con una estructura liviana capaz de resistir grandes cargas de servicio.
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Definición Definició n y clasificació clasificación n de Las Cargas Las cargas se definen co como mo todas las fuerzas que actúan tanto sobre la superestructura superestructura como la infraestructura. Estas se subdividen en : a) Permanentes b) Variables c) Excepcionales Excepcionales
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a) Cargas Permanentes (2.4.2) Permanentes (2.4.2):: Son aquellas que actúan durante la vida útil de la estructura, sin mayor variación. a.1) a.1) Peso Peso propio: propio:Se Se consi consider deran an como como carga cargass de “peso propio”, las cargas de todos los elementos propios del conjunto estructural e structural portante.
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a.2) Peso muerto: Se considera como “peso muerto” a todas las cargas que actúan en la estructura de manera permanente, pero 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. Algunos ejemplos: Peso del Asfalto Peso de las barandas Viaductos Peso de los postes Carreteras Peso de las veredas Elementos Arquitectónicos Peso del balasto Viaductos Peso de los durmientes Ferrocarriles Peso de los rieles
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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 el uso, así como los efectos dinámicos, frenado, fuerza centrífuga y otros. Además se incluyen en este grupo de cargas, las fuerzas aplicadas durante la construcción, las fuerzas de empuje de agua, subpresión, 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.
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Ejemplos de cargas Variables – Variación Térmica – Viento – Sismo – Empuje de la corriente (en caso de ríos, o del mar) – Empuje de tierras (para infraestructura) – Sub-presión (caso de estructuras sumergidas o semisumergidas) – Impacto – Centrífuga (producidas por los vehículos en curva) – Frenado (producida por los vehículos) – Sobrecargas de diseño
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CARGA S DE VEHICULOS
Los efectos del tráfico vehicular comparados con los efectos del tráfico de camiones son despreciables. Debido a esto el diseño de cargas ha desarrollado modelos de tráficos de camiones que son muy variables, dinámicos, y pueden ser combinados con otras cargas de camiones. Esos efectos incluyen fuerzas de impacto (efectos dinámicos), fuerzas de frenos, fuerzas centrífugas, y efectos de otros camiones simultáneos.
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CAMION DE DISEÑO HS AA SHTO ESTANDA R
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HS-20 (HS-25= HS-20 x 1.25)
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SOBRECARGA DE DISEÑO AA SHTO LRFD
La sobrecarga de diseño está regida por reglamentos establecidos bajo estudios realizados a lo largo de los años, en los cuales los elementos de hipótesis de carga son camiones estándares y trenes de carga. Se consideran cargas puntuales que varían en su posición longitudinal y/o transversalmente según sea el caso. En el Perú, contamos con un Manual de Diseño de Puentes, basado fundamentalmente en el Reglamento Americano AASHTO y su propuesta LRFD (Load and Resistance factor design) “Diseño por Factores de Carga y Resistencia“.
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AA SHTO –LRFD a) Cam ión d e di s eñ o (2.4.3.2.2.2): HL-93
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b ) Tán d em d e d is eñ o (2.4.3.2.2.3)
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c) Sobrecarga Distribuid a (2.4.3.2.2.4)
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LÍNEA DE DISEÑO La línea de tráfico es el número de líneas o rutas que se planea usar para cruzar el puente. El ancho típico de una línea de tráfico es 3.6 m. En cambio, la línea de diseño es aquella que ocupa la carga dentro de la línea de tráfico. Aquí, ASHTO usa en el modelo HL-93 un ancho de 3.0 m para la línea de diseño y el vehículo se ubica en la posición más desfavorable de la línea de tráfico (3.6 m) para los efectos extremos.
El número de líneas de diseño es la parte entera de dividir el ancho libre de la vía entre 3.6 m. En casos donde el ancho de la línea de tráfico es menor de 3.6 m, el numero de líneas de diseño es igual al número de líneas de tráfico y el ancho de línea de tráfico sería el ancho de la línea de diseño. También debe tenerse en cuenta los planes de desvíos, ya que estos suelen alterar los patrones de tránsito.
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LINEAS DE INFLUENCIA Considerar una viga simplemente apoyada M
N
L
Reacción en M, debido a una carga Unitaria en M
Reacción en M debido a una carga Unitaria en N
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ING. WILMER ROJAS ARMAS La carga de 60 toneladas está inclinada 60° respecto a la horizontal, mientras que la de 70 toneladas a 50°.
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LINEAS DE INFLUENCIA DE MOMENTOS FLECTORES
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AA SHTO –LRFD a) Cam ión d e di s eñ o (2.4.3.2.2.2): HL-93
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CÁLCULO DE MOMENTOS POR CARGAS PUNTUALES (TEOREMA DE BARRÉ) Cuando hay más de una carga sobre un elemento simplemente apoyado, el momento máximo se produce en una posición de las cargas de tal manera que; el centro de luz es equidistante de la resultante y de la carga más pesada y más cercana a esta resultante. El momento máximo se producirá debajo de la carga más pesada y más cercana al centro de luz.
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Tomando referencia en B 3.57(L/2-n -4.30) + 14.78(L/2-n) + 14.78(L/2-n +4.30) 33.13L /2 - 33.13n + 48.203 Po r otro lad o R= (14.78+14.78+3.57)= 33.13 33.13(L/2 + n) Entonces 33.13L /2 - 33.13n + 48.203 = 33.13 L/2 + 33.13n 48.203 = 66.26n n = 0.727
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CÁLCULO DE MOMENTO POR CARGA VIVA VEHICULAR (LL) CAMION DE DISEÑO HL-93
LINEA DE INFLUENCIA A = (6.73 * 5.27) / (6.73 + 5.27) = 2.956 6.73/2.956 = 2.43/B B = 2.43*2.956/6.73 = 1.067 5.27/2.956 = 0.97/C C = 0.544
CALCUL O DE MOMENTO Mc am íon = 14.78 *1.06 7 + 14.78 *2.95 6 + 3.57*0 .544 = 61.4 02 Tn-m
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b ) Tán d em d e d is eñ o (2.4.3.2.2.3)
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CÁLCULO DE MOMENTO POR CARGA VIVA VEHICULAR (LL) TANDEM DE DISEÑO HL-93
LINEA DE INFLUENCIA A = (6.30 * 5.70) / (6.30 + 5.70) = 2.993 6.30/2.993 = 5.10/B B = 2.423
CAL CULO DE MOMENTO Mc am íon = 11.20*2 .993 + 11.20*2 .423 = 60.659 Tn -m
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