NOMATIVAS PARA TREN DE CARGAS 1. Especifcacion Especifcaciones es AASHTO AASHTO (Estánda (Estánda!. !.
La Amer Americ ican an Asso Associ ciat atio ion n of Stat State e High Highwa ways ys and and Transp ranspor orta tati tion on Oci Ocial alss (AASHTO 2004) de los stados !nidos de Am"rica contiene las especi#caciones $%e normalmente %tili&an en el proyecto de p%entes la mayor'a de los pa'ses del m%ndo stas especi#caciones han ido eol%cionando al paso del tiempo p%di"ndose mencionar la de *+,* como la primera y ya s%man m-s de *. hasta la act%alidad Seg/n la AASHTO hay dos clases principales de camiones los denominados con la letra H seg%ida de %n n/mero y los designados con las letras HS1 seg%idas tami"n de caracteres n%m"ricos Los camiones de tipo H tienen solo dos e3es y el n/mero $%e le sig%e a la H en la denominacin indica el peso total del camin cargado Los camiones HS son eh'c%los tipo1 con tractor y semirremol$%e1 es decir1 tres e3es l n/mero $%e sig%e a las letras HS es el peso del tractor o par de e3es delanteros l peso del semirremol$%e o tercer e3e es el 506 del peso del tractor NOTA" OTA" n amos casos el n/mero $%e representa la carga est- dado en
toneladas americanas de 2000 liras
A contin%acin se m%estra cada %no de estos eh'c%los en detalle a! Ve#$c%&o e#$c%&os s H. H.
Tala Tala 4 7argas por e3e y total para los eh'c%los eh'c%los tipo H . Ve#$c%&os Ve#$c%&os
P1('N!
P('N!
Peso tota&('N!
H*. H20 H2.
,0 40 .0
*20 *80 200
*.0 200 2.0
)! Ve#$c%&os HS.
Tala . 7argas por e3e y total para los eh'c%los tipo HS Ve#$c%&os
P1('N!
P('N!
P*('N!
Peso tota&('N!
HS20 HS2.
40 .0
*80 200
*80 200
200 2.0
9tese $%e la distancia entre el e3e con carga :2 y el e3e con carga :, p%ede ariar entre 42; y +*41 dado esto a $%e la norma de#ne $%e podr- tomarse a a$%el n/mero $%e c%mpliendo con el interalo nos rinde los esf%er&os m-s desfaorales para el elemento $%e se est" anali&ando La norma plantea adem-s $%e c%ando se %tilice el camin H20 o el HS20 los e3es de *80<9 se desdolen en e3es de 50<9 con separacin de *2m1 m-s desfaorales estos para l%ces mayores de ,2m y se recomienda entonces para l%ces menores el camin H*. con e3e trasero de *20<9 Carga equivalente.
La carga distri%ida e$%ialente est- %nida a %n e3e transersal de cargas concentradas con el propsito de modelar el efecto de %n congestionamiento ehic%lar sore el p%ente =ediante el e3e transersal de carga concentrado se modela la e>istencia de alg/n eh'c%lo de mayor carga en alg/n l%gar del tren de eh'c%los congestionados (?ig .)
Tala 8 @alores de carga concentrada (:) y carga e$%ialente (w) para los eh'c%los tipo HS
@eh'c%lo :(<9) :ara momento HS20 52 HS2. *02
(<9Bm) :ara cortante **5 +8 *4; *2
La ra&n por la c%al la carga concentrada sea mayor para solicitaciones de corte $%e la correspondiente a momentos Cectores se dee al tipo de falla fr-gil de los elementos sometidos a f%er&as cortantes y la falla d/ctil de los elementos sometidos a momentos ?lectores ste enfo$%e de diseDo permitir$%e los p%entes siempre tengan falla de tipo d/ctil Eeneralmente el tren de cargas concentradas (HS20 y HS2.)1 domina el diseDo de elementos estr%ct%rales con distancias relatiamente pe$%eDas de hasta 40m de l%&1 mientras $%e para grandes l%ces son las cargas distri%idas e$%ialentes las $%e de#nen el diseDo de los elementos con tales l%ces Defnición del área de contacto de los neumáticos sobre el pavimento.
Tala ; Frea de contacto de los ne%m-ticos sore el paimento Ancho(m) Lardo(m) 0.* 02. sta -rea ser- independientemente del eh'c%lo $%e se este anali&ando Gncremento por carga din-mica (G=)
Tala 5 ?actor de incremento por carga din-mica Co+ponentes
%ntas de talero Todos los estados l'mites
IM (,!
;.
Los dem-s componentes stado L'mite de fatiga y rot%ra Los dem-s stados L'mites
*. ,,
l alor a aplicar a la carga est-tica ser- (*IG=B*00) Reducción de la carga atendiendo al número de sendas cargadas.
Tala + ?actor de red%ccin por arias sendas cargadas Cantidad de co&%+nas de co&ocados tans-esa&+ente
-e#$c%&os 1
7oe#ciente de %so J
*2
*
*
*
05.
08.
1.1. Especifcaciones AASHTO (/R0D!.
La prop%esta AASHTO (/R0D! (AASHTO 2004) consta de %n camin de diseDo ig%al al HS20 de la AASHTO (st-ndar) lo $%e con la diferencia $%e ahora se considerara %n t-ndem de diseDo $%e consta de 2 e3es espaciados a *2m y con carga de *20<9 cada %no1 con denominacin HL+, La solicitacin se deer- tomar como la mayor entre solicitacin del camin de diseDo cominada con la carga el carril de diseDo o solicitacin de t-ndem de diseDo con carga de carril de diseDo La carga de#nida para el carril de diseDo es de +, <9Bm
Ke manera general si se osera con detenimiento los alores de momento en f%ncin de la l%& salada ta%lados en la Tala *0 a partir de hacer %n an-lisis de la dos prop%esta AASHTO con s%s eh'c%los tipos %tili&ados para el diseDo de p%entes1 podemos apreciar las diferencias $%e p%eden e>istir al %tili&ar %no % otro eh'c%lo o carga e$%ialente Tala *0 =omentos m->imos (<9m) prod%cidos por los camiones de diseDo estalecidos por la AASHTO /%ces( AASHTO HS +! Ca+i3n E4%i-a&e Ca+i3n nte
AASHTO HS2
AASHTO /R0D
E4%i-a&e nte
Ca+i3n
Tánde+
. *0 *. 20 2. ,0 ,. 40 4. .0 .. 80
2285 .802 *0.25 *..;, 208;8 2.;;+ ,055* ,.+54 4*05; 48*+0 .*2+, .8,+8
*845 4040 ;*;8 **0.8 *.850 2*045 2;*80 ,40*8 4*8*; 4++8* .+0.0 8555,
2**2 ..+; **0.. *;220 2,+5* ,*,,5 ,+25+ 4;5,8 .8+;5 88;*. ;;045 5;+;8
*5*4 445* 542, *24.5 *8.4* 2082, 24;0. 25;55 ,25;0 ,8+.2 4*0,. 4.**;
*,*5 ,2,2 .;40 5544 *2.44 *85,5 2*;,5 2;2*, ,,2+4 ,++8+ 4;24* ..*08
244* 8*8+ *04+2 *.4** 20+24 2;0,, ,,;,; 4*0,; 45+,2 .;422 88.0; ;8*5;
1.. Ca+iones de dos e5es6 +ás %n se+ie+o&4%e de %n e5e" HS127 88 HS788 9 HS2788
:ara los act%ales p%entes carreteros $%e soportan %na gran cantidad de tr-nsito de camiones1 la carga del camin de dos e3es con %n semirremol$%e c%yo e3e pesa 506 de la carga del camin principal es lo $%e s%ele especi#carse para el diseDo l KOT (Kepartamento de Transporte1 Kepartaments of transportation) de m%chos estados re$%iere $%e s%s p%entes se diseDen para los camiones HS2.M441 este camin tiene . toneladas en el e3e frontal1 20 toneladas en el e3e posterior y 20 toneladas en el e3e de remol$%e La distancia del e3e posterior del camin al e3e del semirremol$%e aria de *4 a ,0 pie1 dependiendo de $%" espaciamiento ca%sara las condiciones m-s cr'ticas
Ca+i3n HS27 88 HS7
Peso (t!
De&anteo E5e R%eda ('&)! ('&)!
Taseo E5e R%eda ('&)! ('&)!
Tai&e E5e R%eda ('&)! ('&)!
2.
*0000
.000
40000
20000
40000
20000
20
5000
4000
,2000
*8000
,2000
*8000
88 HS127 88 HS17 88
*.
8000
,000
24000
*2000
24000
*2000
*0
4000
2000
*8000
5000
*8000
5000
. No+a C%)ana
La sig%iente norma plantea $%e para el diseDo de p%entes en a%topistas1 carreteras y 'as %ranas la carga a %tili&ar es la referente los eh'c%los 9M,0 y 9NM50 (9orma 7%ana 97 .,M*2.1 de *+54) a! Ca:a caacte$stica N7*
La carga accidental caracter'stica 9M,0 se considera formada por %n conoy ilimitado de eh'c%los con %n peso de ,00 <9 cada %no y c%yas caracter'sticas se m%estran en la ?ig *
Defnición del área de contacto de los neumáticos sobre el pavimento.
Tala * Frea de contacto de los ne%m-ticos sore el paimento
:osicin :osteriores Kelanteros
Ancho(m) 08 0,
Largo(m) 02 02
Colocación de los vehículos. Transversales: La colocacin de los eh'c%los en el ancho de la cal&ada se
har- sit%ando c%al$%ier n/mero de conoyes de eh'c%los paralelos al e3e del p%ente y en el mismo sentido1 con el o3etio de conseg%ir los efectos m-s desfaorales1 para los c%ales se tendr-n en c%enta los criterios de separacin entre eh'c%los y separacin de eh'c%lo al orde interior de %n pretilMdefensa $%e se m%estran en la ?ig * /on:it%dina&" La colocacin de los eh'c%los en la longit%d del p%ente se har-
ariando la separacin entre eh'c%los para as' %scar el efecto m-s desfaorale para la losa (Separacin m'nima entre eh'c%los de *0m) ed%ccin de la carga atendiendo a n/mero de sendas cargadas 7%ando la longit%d sea mayor de 2.m se le aplicara %na red%ccin a la carga de ac%erdo al n/mero de col%mnas de eh'c%los colocados transersalmente seg/n como se m%estra en la sig%iente tala
Tala 2 ?actor de red%ccin por arias sendas cargadas 7antidad de col%mnas de colocados transersalmente 7oe#ciente de %so J
eh'c%los 2 0+
,
4 y mas
05
0;
Carga equivalente.
La norma permite s%stit%ir la carga 9M,0 para el diseDo de los elementos principales del talero (igas longit%dinales1 arcos y prticos)1 por %na carga %niformemente distri%ida e$%ialente $%e se enc%entra en f%ncin de la longit%d cargada1 posicin del "rtice de la l'nea de inC%encia y aplicale solamente para l'neas de inC%encia triang%lares (Ane>o A de la 9orma 7%ana) Tami"n ser- aplicado %n coe#ciente din-mico o de impacto as' como s% respectio coe#ciente de sorecarga )! Ca:a caacte$stica N;7<
La carga especial 9NM50 se considerara formada por %n solo eh'c%lo de 500 <9 c%yas caracter'sticas se m%estran en la ?ig 2
•
Defnición del área de contacto de los neumáticos sobre el pavimento
Tala , Frea de contacto de los ne%m-ticos sore el paimento Ancho(m) Largo(m) 05 02 Colocación de los vehículos.
Tans-esa&es" La colocacin de los eh'c%los en el ancho de la cal&ada se
har- sit%ando %n solo eh'c%lo paralelo al e3e del p%ente y en a$%ella posicin $%e prod%&ca el efecto m-s desfaorale pero con %na distancia entre el e3e de la r%eda y el orde interior del pretilMdefensa n%nca menor de 08.m /on:it%dina&" Se colocar- siempre en el l%gar m-s desfaorale para el efecto
$%e se realice
Reducción de la carga atendiendo a número de sendas cargadas.
9o se aplicara coe#ciente de red%ccin ya $%e como se plante anteriormente el an-lisis con el 9NM50 se reali&ara considerando %na sola col%mna de eh'c%los Carga equivalente.
La carga e$%ialente para el 9NM50 esta en f%ncin de los mismos re$%isitos $%e las especi#cadas para el 9M,0 (Ane>o A de la 9orma 7%ana) s importante aclarar $%e en este caso no se considera ning/n coe#ciente din-mico o de impacto NOTA" La carga 9NM50 no se incl%ye en las cominaciones complementarias ni partic%lares y adem-s no se considera con las cargas de acera1 todo esto para el caso de a%topistas1 carreteras y 'as %ranas
*. No+a Me=icana.
n =">ico1 no ostante $%e se %tili&an las normas AASHTO para el proyecto de p%entes1 las cargas miles de diseDo $%e se %san son las denominadas T,MS, y T,MS2M41 $%e identi#can a camiones reales c%yo tr-nsito est- permitido en las carreteras del pa's 7omo dato histrico1 es %eno mencionar $%e hasta el aDo *+;2 las cargas miles %tili&adas para el proyecto de p%entes carreteros en =">ico f%eron la HS*. y HS20 A partir de este *+;2 y hasta *+501 se generali& el %so de la carga HS201 f%e desp%"s de *+50 entonces $%e comen&aron a %tili&arse las cargas T,MS, y T,MS2M4 con pesos totales de 45.<9 y 88.<9 respectiamente S%s caracter'sticas partic%lares se m%estran en la ?ig 8
8. No+a Pe%ana
n :er/ no e>iste %n reglamento propio para el diseDo de p%entes K%rante m%chos aDos se est%o diseDando seg/n las especi#caciones americanas AASHTO1 hasta $%e se reali&o %n an-lisis entre los esf%er&os proocados por la carga ia de diseDo AASHTO y los $%e generaan los eh'c%los $%e realmente circ%laan por las 'as per%anas Los res%ltados arro3aron $%e las solicitaciones de los eh'c%los reales estaan en el orden de %n 20P2.6 mas grandes $%e las de los eh'c%los estip%lados por la AASHTO sto los lle a tomar la decisin transitoria de acogerse al eglamento ?ranc"s pero ahora con el prolema op%esto1 las cargas de los eh'c%los por las $%e se rige la norma francesa proocaan esf%er&os mayores trayendo esto como consec%encia %n sore diseDo n la act%alidad la norma per%ana considera como carga mil de diseDo lo ig%almente considerado por la AASHTO (L?K) c%yas caracter'sticas ya f%eron aordadas en el ep'grafe 2. No+a paa Cento A+>ica
La norma para 7entro Am"rica en lo referente al eh'c%lo de diseDo (n/mero de e3es1 carga por cada %no de ellos1 dimensiones1 consideraciones para el sistema de carga e$%ialente1 el carril de diseDo1 cantidad de estos)1 hace %na copia de la norma AASHTO espec'#camente el eh'c%lo tipo HS20 =encionar $%e no tiene dentro de s%s consideraciones el t-ndem de diseDo $%e propone la AASHTO con s% prop%esta L?K La norma si especi#ca s%s factores de red%ccin por fa3as cargadas a la misma e& (m)1 as' como el coe#ciente de incremento de carga por el impacto de la carga mil a tra"s de %na e>presin $%e se m%estra a contin%acin (=an%al de carreteras de la ep/lica de Hond%ras Tomo 81 de *++8) Reducción de la carga atendiendo al número de sendas cargadas.
Tala ** ?actor de red%ccin por arias sendas cargadas 9%mero de cargadas ?actor (m)
fa3as *
2
,
Q,
*
*
0+
0;.
ncremento por carga dinámica o de impacto !" 15.24
I = ≥ 30 L + 38
Knde / longit%d de la estr%ct%ra cargada para prod%cir m->imos en el elemento ?. E%oc3di:o.
!n poco partic%lar en relacin a las dem-s normas ya istas anteriormente1 el %rocdico (%rocdigo * :arte ,1 de *++5) tiene 4 modelos de de cargas para cargas erticales1 $%e representa los sig%ientes efectos del tr-nsito 1. Mode&o de ca:a 1 7argas concentradas y %niformemente distri%idas1
$%e c%ren la mayor'a de los efectos del tr-nsito de coches y camiones ste modelo esta de#no para comproaciones locales y generales
. Mode&o de ca:a " !na carga de %n e3e simple1 aplicada en %n -rea
espec'#ca de contacto de la r%eda1 $%e c%re los efectos din-micos del tr-#co normal en elementos estr%ct%rales m%y cortos ste modelo dee ser considerado aisladamente y solo se %tili&a en comproaciones locales
*. Mode&o de ca:a *" !n con3%nto de cargas de e3es $%e representan
eh'c%los especiales (por e3emplo1 para transporte ind%strial) $%e p%eden ia3ar por carreteras especiales a%tori&adas para cargas especiales ste modelo estde#nido para ser %tili&ado solamente c%ando lo re$%iera la propiedad1 para comproaciones locales y generales
8. Mode&o de ca:a 8" La carga de %na m%ched%mre ste modelo dee ser
considerado solo c%ando la propiedad lo re$%iera l modelo est- de#nido solo para comproaciones generales
NOTA" Los =odelos de 7arga , y 4 se de#nen solamente para alg%nas
sit%aciones de proyecto transitorias
Algo ig%almente diferente es la manera de plani#car la distri%cin transersal de la 'a1 no tienen ese criterio de lo $%e hasta ahora conoc'amos como carril de diseDo1 si no $%e para ellos la 'a tendr- carriles tericos y %n -rea resid%al1 c%yos re$%isito y e>presiones de c-lc%lo se enc%entra en la sig%iente Tala Tala *2 9/meros de carriles tericos1 s% ancho y ancho del -rea resid%al
Kesp%"s $%e se haya reali&ado el c-lc%lo de la cantidad de carriles tericos es necesario clasi#carlos La norma estalece $%e para cada proyecto concreto la n%meracin de los carriles dee darse para $%e e>ista %na correspondencia con las condiciones del tr-#co normalmente esperadas sta n%meracin est- dada por los efectos $%e incidir-n en la 'a d%rante s% periodo de diseDo siendo el carril terico n/mero * a$%el $%e se estime s%frir- las condiciones m-s desfaorales y as' se seg%ir-n en%merando seg/n la de#nicin hasta haerlos en%merado todos stas consideraciones ser-n de m%cha ay%da para la comprensin de las especi#caciones $%e tiene la norma en los diferentes modelos de carga @. Mode&o pincipa& de ca:a (Mode&o de ca:a 1!.
l sistema principal de carga consta de dos sistemas parciales a! 7argas concentradas en %n e3e dole (sistema t-ndem TS) los e3es tienen
%n peso y sig%iente
P a Qi Qik =
dimensiones $%e se m%estran en el es$%ema
)! 7argas %niformemente distri%idas (sistema !KL)1 de alor por metro
c%adrado qi =aqi∗qik para los carriles y q r=a qr∗qrk para el -rea resid%al aQi , aqi y a qr
Son coe#cientes de a3%ste1 solo p%eden ser R* si han sido escogidos de ac%erdo con la a%toridad competente NOTA" :ara p%entes $%e no tengan restricciones del peso de los eh'c%los Qi k ,q ik y qrk
Los alores se m%estran en la sig%iente tala Tala *, 7argas por e3e del t-ndem y cargas distri%idas de los carriles tericos y -rea resid%al
NOTA" La ampli#cacin por carga din-mica o de impacto esta incl%ida en los
alores de Qik y qrk Kefinicin del -rea de contacto de los ne%m-ticos sore el paimento
Tala *4 Frea de contacto de los ne%m-ticos sore el paimento Ancho(m) 04
Largo(m) 04
La sig%iente #g%ra ay%dar- a %na me3or comprensin del sistema de cargas para carriles tericos y -rea resid%al $%e propone el modelo principal de carga
<. Mode&o de e5e si+p&e (Mode&o de ca:a !.
l modelo es %n e3e simple cargado con 1 con y salo $%e se especi#$%e otro alor Defnición del área de contacto de los neumáticos sobre el pavimento.
Tala *. Frea de contacto de los ne%m-ticos sore el paimento Largo(m) 0,.
Ancho(m) 080
A contin%acin se m%estra la #g%ra $%e il%stra el caso
. Con5%nto de +ode&os de -e#$c%&os especia&es (Mode&o de ca:a *!.
7ada modelo normali&ado es aplicale en %n carril terico (considerado como carril *1 ?ig *0a)) para los modelos comp%estos de *.0 y 200<91 en dos carriles tericos adyacentes (considerados como carriles * y 21 ?ig *0)) para los modelos comp%estos de e3es de 240<9 Los carriles se dispondr-n en la sit%acin m-s desfaorales dentro de la cal&ada Los eh'c%los est-n formados por e3es de 2 , a"reas de contacto con el paimento1 seg/n sea el peso1 ig%almente separados entre ellos a *.m1 "ase ?ig **
NOTA" Los eh'c%los especiales sim%lados se s%pone $%e se m%ean a poca
elocidad (no m-s de . teriores del eh'c%lo en consideracin Ca:a de +%c#ed%+)e (Mode&o de ca:a 8!
La carga de m%ched%mre1 si es necesaria s% %tili&acin1 incl%ye la ampli#cacin din-mica y se de#ne por %na carga $%e
q =5
kN m
2
dee ser
aplicada en las &onas pertinentes a lo largo y ancho del talero ste sistema de carga !tili&ado para comproaciones gloales1 se asocia e>cl%siamente con %na sit%acin transitoria 1.
Conc&%siones
Ke las diferentes normatias tratadas en el ep'grafe1 podemos conocer o al menos tener cierta idea del entorno en $%e se m%een las especi#caciones de los eh'c%los de diseDo o carga mil para el diseDo de p%entes >isten arios t"rminos $%e m%estran claras diferencias entre ellas1 en n%estro an-lisis creemos de mayor inter"s los sig%ientes caracter'sticas de los eh'c%los (peso1 cantidad de e3es y s%per#cie de contacto)1 factor de red%ccin por arias sendas cargadas1 factor de incremento por carga din-mica y carga adicional o carga e$%ialente1 seg/n corresponda
7reemos necesario la confeccin te la sig%iente tala para %na isin de las diferencias $%e p%eden e>istir en las caracter'sticas de los distintos eh'c%los Tala *8 :eso1 cantidad de e3es y s%per#cie de contacto estalecidos No+as
7%ana
Ve#$c%&os
9 U ,0 9N U 50 AASHTO H (st-ndar) HS AASHTO HS20 (L?K) T-ndem =e>icana T, U S, T, U S2 U 4 %rocdigo t-ndem 3e simple
Paso ('N!
,00 500 *.01 200 y 2.0 *.01 200 y 2.0 200 240 45. 88.
Cant. e5es
S%pefcie de contacto Anc#o /a:o (+! (+!
, 4 2 , , 2 8 +
08 05 0.*
@aria 2 400 (p%ede * ariar) special 3es de *.01 200 aria o 240 7entroam"r Toma las especi#caciones de la AASHTO ica considera lo referente el t-ndem de diseDo :er%ana Toma las especi#caciones del AASHTO (L?K)
02 02 02.
M 04 08
04 0,.
*2
0*.
(L?K)1 pero no
7omo dato interesante podemos apreciar $%e el eh'c%lo c%ano 9NM50 es el de mayor peso de todos con 500 <9 7ada norma espec'#ca factores de red%ccin por arias sendas cargadas $%e de manera genera se enc%entran entre *P08.1 con %n alor de *2 prod%cto a %na consideracin partic%lar $%e estalece la AASHTO para c%ando e>iste * sola senda cargada >isten tami"n diferencias en c%anto a la carga distri%idas La norma AASHTO (est-ndar) por e3emplo1 tiene %n sistema de cargas (?ig .) $%e p%ede s%stit%ir el eh'c%lo de diseDo1 es decir1 es %na carga e$%ialente La AASHTO (L?K) estalece %na carga distri%ida pero para $%e sea %tili&ada con3%ntamente con el camin o el t-ndem de diseDo l %rocdigo tami"n propone %na carga distri%ida como sorecarga y no como e$%ialencia1 ya sea para los carriles tericos o el -rea de sericio (ep'grafe *2;* Tala *,) >isten normas (:er%ana1 7entroamericana1 =e>icana) a$%' aordadas1 $%e se les hace m-s factile %tili&ar los mismos criterios de otras1 por determinadas ra&ones1 pero de la misma manera e>isten otras arias (7%ana1 AASHTO1 %rocdigo) $%e estalecen s%s propias especi#caciones
para s%s caracter'sticas espec'#cas de tr-#co1 mostrar y anali&ar estas diferencias ha sido n%estro principal propsito en este ep'grafe
