Puentes MC

MANUAL DE CARRETERAS VOLUMEN Nº3 INSTRUCCIONES Y CRITERIO DE DISEÑO

CAPITULO 3.1000 PUENTES Y ESTRUCTURAS AFINES

DIRECCION DE VIALIDAD DIRECCION GENERAL DE OBRAS PUBLICAS MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS CHILE

EDICIÓN 2018

EDICIÓN 2018

VOLUMEN N° 3 Instrucciones y Criterios de Diseño

MANUAL DE CARRETERAS

INDICE Junio 2002

MANUAL DE CARRETERAS VOLUMEN N° 3 INSTRUCCIONES Y CRITERIOS DE DISEÑO INDICE CAPITULO 3.1000 PUENTES Y ESTRUCTURAS AFINES

SECCION 3.1001 ASPECTOS GENERALES 3.1001.1

OBJETIVOS Y ALCANCES

3.1001.2

ASPECTOS LEGALES

3.1001.201 Obras Afectas a las Presentes Presentes Disposiciones 3.1001.202 Profesional Encargado del Proyecto 3.1001.3

CLASIFICACIONES Y DEFINICIONES BASICAS

3.1001.301 Clasificaciones (1) Longitud Total (2) Longitud de Vano (3) Calzada (4) Objetivo. (5) Materiales (6) Diseño

3.1001.302 Nomenclatura Básica y Definiciones (1) Nomenclatura Básica (2) Definiciones Superestructura (a) Superestructura (b) Infraestructura (c) Accesos (d) Obras de defensa y seguridad

3.1001.303 Obras Tipo 3.1001.4

ESTANDARES Y NORMAS. UNIDADES

3.1001.401 Estándares y Normas 3.1001.402 Unidades 3.1001.5

CLASIFICACION Y NIVELES DE ESTUDIO PARA PROYECTOS DE PUENTES Y ESTRUCTURAS AFINES

3.1001.501 Clasificación General 3.1001.502 Niveles de Estudio (1) Estudios Preliminares (2) Anteproyecto (3) Estudio Definitivo

SECCION SECCION 3.1002 INGENIERIA INGENIERIA BASICA BASICA EN PROYECTO PROYECTO DE PUENTES Y ESTRUCTURAS AFINES 3.1002.1

ASPECTOS GENERALES

3.1002.2

INGENIERIA BASICA - ASPECTOS GEODESICOS Y TOPOGRAFICOS PARA PUENTES

3.1002.201 Aspectos Generales 3.1002.202 Referenciación de los Estudios 3.1002.203 Referenciación y Orden de Control

MOP – DGOP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE ________________________________________ _________________________________________________________ _________________________ ________

EDICIÓN 2018



INDICE Septiembre 2006

(1) Orden de Control Primario (2) Orden de Control Secundario

(3) Referenciación Altimétrica en Casos Especiales 3.1002.204 3.1002.204 Levantamientos Levantamientos 3.1002.205 3.1002.205 Levantamiento Levantamiento de de Perfiles Perfiles (1) Perfil Longitudinal de Terreno (2) Perfiles Complementarios

3.1002.3 3.1002.3

INGENIERIA INGENIERIA BASICA BASICA - ASPECTOS ASPECTOS DE HIDROLOGIA HIDROLOGIA DRENAJE DRENAJE E HIDRAUL HIDRAULICA ICA FLUVIAL PARA PUENTES

3.1002.301 3.1002.301 3.1002.302 3.1002.302 3.1002.303 3.1002.303 3.1002.304 3.1002.304

Aspectos Aspectos Generales Generales La Hidrología Hidrología o Cálculo de Caudales Solicitante Solicitantes s Los Procedimientos Procedimientos y Técnicas Técnicas Hidráulicas Hidráulicas Estudios Estudios Topográficos Topográficos para el Diseño Hidráulico Hidráulico de Puentes y Estructuras Estructuras Afines (1) Puentes y Viaductos (2) Pasos Desnivelados y Pasarelas (3) Topografía del Cauce Según Nivel del Estudio (a) Topografía del Cauce en Estudios Preliminares (b) Levantamientos Topográficos a Nivel de Anteproyecto

3.1002.305 3.1002.305 3.1002.306 3.1002.306 3.1002.307 3.1002.307 3.1002.308 3.1002.308 3.1002.309 3.1002.309

Análisis Análisis de las Característic Características as del Cauce Métodos de Cálculo Cálculo Hidráulico Hidráulico Fluvial Fluvial Métodos de Cálculo Cálculo Mecánico Mecánico Fluvial Fluvial Métodos de Cálculo Cálculo de la Socavac Socavación ión Diseño de Obras Obras de Defensas Defensas Fluviales Fluviales

3.1002.4 3.1002.4

INGENIERIA INGENIERIA BASICA BASICA - ASPECTOS ASPECTOS GEOTECNICOS GEOTECNICOS PARA PUENTES PUENTES

3.1002.401 3.1002.401 3.1002.402 3.1002.402 3.1002.403 3.1002.403 3.1002.404 3.1002.404

Requisitos Requisitos Generales del Reconocimien Reconocimiento to Geotécnico Información Información Pertinente Pertinente Contenida en otros Volúmenes Volúmenes del Manual Frecuencia Frecuencia y Localización Localización de la Exploración Exploración Profundidad Profundidad de la Exploraci Exploración ón (1) Fundaciones Directas (2) Fundaciones Profundas

3.1002.405 3.1002.405 Ensayes en Sitio 3.1002.406 3.1002.406 Ensayes de Laboratorio Laboratorio 3.1002.407 3.1002.407 Contenido Contenido del Informe Informe Geotécnico Geotécnico 3.1002.5 3.1002.5

INGENIERIA INGENIERIA BASICA-ASP BASICA-ASPECTOS ECTOS DE DEMANDA DEMANDA Y CARACTERIS CARACTERISTICAS TICAS DEL TRANSITO TRANSITO

3.1002.6 3.1002.6

INGENIERIA INGENIERIA BASICA-ASP BASICA-ASPECTOS ECTOS AMBIENTALES AMBIENTALES Y DE MITIGACION MITIGACION DE IMPACTO IMPACTO

SECCION SECCION 3.1003 DISPOSICION DISPOSICIONES ES Y RECOME RECOMENDACI NDACIONES ONES DE DE DISEÑO DISEÑO 3.1003. 3.1003.1 1

ASPECT ASPECTOS OS GENERA GENERALES LES DEL DISEÑO DISEÑO

3.1003.101 3.1003.101 Secciones Secciones Transversale Transversales s Tipo de Puentes 3.1003.102 3.1003.102 Secciones Secciones Tipo en Pasos Desnivela Desnivelados dos (1) Pasos Bajo Nivel (2) Pasos Sobre Nivel

3.1003.103 3.1003.103 3.1003.104 3.1003.104 3.1003.105 3.1003.105 3.1003.106 3.1003.106 3.1003.107 3.1003.107 3.1003.108 3.1003.108

Pasarelas Pasarelas Barreras Barreras y Barandas Barandas Rasante Revancha Revancha Saneamiento Saneamiento Seguridad Seguridad Vial

3.10 3.1003 03.2 .2

CAR CA RGAS GAS

3.1003.201 3.1003.201 3.1003.202 3.1003.202 3.1003.203 3.1003.203 3.1003.204 3.1003.204

Aspectos Aspectos Generales Generales Tipos de Carga Carga Combinación Combinación de Cargas Distribución Distribución de Cargas Cargas

MOP – DGOP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE _________________ ______________________________________ __________________________________________ ___________________________ ______

EDICIÓN 2018


3.1003.3


INDICE Junio 2002

FUNDACIONES

3.1003.301 Fundaciones Directas (1) Aspectos Generales (a) Profundidad Mínima de Fundación (b) Rigidez de la Fundación (c) Restitución del Suelo (2) Desplazamientos (a) Desplazamientos Horizontales por Resistencia Pasiva (b) Desplazamiento Desplazamiento por Solicitaciones Sísmicas (3) Capacidad de Soporte (a) Area en Compresión (b) Resistencia al Deslizamiento (c) Fundaciones en Laderas

3.1003.302 Fundaciones Tipo Cajón (Pilas de Fundación) (1) Condiciones de Diseño (2) Modelo de Análisis (a) Pilas de Sección Rectangular (b) Pilas de Sección Circular (3) Verificaciones (a) Capacidad de Soporte (b) Capacidad de los Resortes Laterales (c) Deslizamiento en la Base de la Pila (d) Interacción entre Pilas (e) Solicitaciones Sísmicas (4) Pilas con Cabezal

3.1003.303 Fundaciones Piloteadas (1) Solicitaciones Horizontales y de Momento (a) Elásticas y Esfuerzos (b) Capacidad de Soporte Lateral del Suelo (c) Pila - Pilote (d) Corrección de la rigidez del suelo en un grupo de pilotes (e) Solicitaciones Sísmicas (2) Análisis de un Grupo de Pilotes (a) Marco equivalente (b) Método general (3) Efecto de Desplazamientos Horizontales del Suelo (a) Modelación del problema (b) Desplazamientos horizontales del suelo blando (c) Constante del resorte de interacción suelo - pilote (d) Estados de carga

3.1003.4

MUROS DE CONTENCION

3.1003.401 Condiciones Generales. (1) Tipos de Muros de Contención (2) Características del Suelo Retenido (3) Altura del Muro y Altura de Diseño (4) Muros en Laderas

3.1003.402 Empujes de Tierra Estáticos (1) Parámetros de Diseño (a) Resistencia al deslizamiento (b) Parámetros base del suelo retenido (2) Modelo de Análisis (3) Factores de Seguridad

3.1003.403 Empujes de Tierra Sísmicos (1) Modelo de Análisis (2) Parámetros de Diseño (a) Resistencia al deslizamiento (b) Parámetros del suelo retenido (c) Coeficiente sísmico

MOP – DGOP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE ________________________________________ _________________________________________________________ _________________________ ________

EDICIÓN 2018



3.1003 3.1003.60 .602 2 3.1003.6 3.1003.603 03 3.1003.604 3.1003.6 3.1003.605 05 3.1003 3.1003.60 .606 6 3.1003.6 3.1003.607 07 3.1003.6 3.1003.608 08 3.1003 3.1003.60 .609 9 3.1003.7 3.1003.701 3.1003.7 3.1003.702 02 3.1003 3.1003.70 .703 3 3.1003.7 3.1003.704 04 3.1003 3.1003.70 .705 5 3.1003.7 3.1003.706 06 3.1003.8 3.1003.801 3.1003.8 3.1003.802 02 3.1003.8 3.1003.803 03 3.1003.8 3.1003.804 04 3.1003 3.1003.80 .805 5 3.1003.9 3.1003.10 3.1003.1 3.1003.1001 001 3.1003.1 3.1003.1002 002 3.1003 3.1003.10 .1003 03 3.1003 3.1003.10 .1004 04

(d) Área en compresión (e) (e) Factor Factor es de seguri dad (f) Dimensionamiento Dimensionamiento estructural Muros Muro s Rígido s Estrib Est ribos os Transp arentes Muros Muro s de Tierra Mecánicamente Mecánic amente Estabi lizados li zados Muros con Ancl aje Act ivo (Muros (Muros Ancl ados) Muros con Ancl aje Pasivo (Soil Nailing) ESTRUCTURAS ENTERRADAS TIPO MARCO O CAJÓN CAJ ÓN Empujes Empu jes de Tierra Sísmico Sísmi coss (1) Modelo de Anális is (2) Paráme Parámetros tros del Modelo (a) Desangulación y desplazamiento sísmico horizontal del campo libre (b) Constantes de los resortes (3) Parámetros Parámetros A prox imados p ara el el Diseño (a) Desangulación sísmica promedio (b) Resortes de interacción horizontal (c) Definición Definición d el tipo de suelo (4) (4) Método Método Simplificado d e Análisis Losas de Acceso Acc eso en Estruc turas Enterradas HORMIGÓN ARMADO ARMA DO Materiales (1) Hormig ón (2) Acero Contro l de Defor Deformaciones maciones Diafragmas Diafr agmas o Travesaño s Recubrimientos Juntas Ju ntas de Dilatació Dilat ación n Limi tación de la Fisuraci ón mediante Distribuc Distr ibuc ión de Armadur a Los as de Acceso Ac ceso Armadur Ar madur a de Retracc ión y Temperatura Temperatu ra Requerimientos para Muros de Revesti Revesti miento HORMIGÓN PRETENSADO Materiales Diafragmas Diafr agmas o Travesaño s Contro l de Defor Deformaciones maciones Traccion Tracc iones es Máximas para Vigas Pretensadas Pretens adas Recubrimi entos y Separación Separación de Cables Determi nación naci ón del Centro ide de la Fuerza de Pretensado Pretens ado ACERO ESTRUCTURAL Materiales Espesores Espes ores Mínimo s Conect ores de Corte Cort e Diseño Dis eño de Soldadur Sold aduras as Secciones Compuestas en Vigas de Acero Continu as ACERO ESTRUCTURAL DE CORRUGACIÓN PROFUNDA APOYOS ELASTOMÉRICOS ELA STOMÉRICOS Ensayo s de los lo s Materiales Módulo Módu lo de Corte Cort e G de las Placas Recubrimi ento Lateral de los Refuerzos Deformación Lateral Máxim Máxima a Admisib Admi sible le

SECCION 3.1004.1

3.1004 DISEÑO SÍSMICO INTRODUCCIÓN

3.1003.4 3.1003.404 04 3.1003.4 3.1003.405 05 3.1003.4 3.1003.406 06 3.1003 3.1003.40 .407 7 3.1003 3.1003.40 .408 8 3.1003.5 3.1003.5 3.1003.501 01

3.1003 3.1003.50 .502 2 3.1003.6 3.1003.601

ÍNDICE 3.1000 Abril 2013

MOP - DGOP - DIRECCIÓN DE VIALIDAD - CHILE ______________________________________ _________________________________________________________ ____________________________ _________

EDICIÓN 2018


MANUAL DE CARRETERAS ÍNDICE 3.1000 Marzo 2015

3.1004.101 3.1004.102

Objetivo, Princi pios e Hipótesis Básicas Antecedentes

3.1004.2

SIMBOLOGÍA

3.1004.3

REQUERIMIENTOS GENERALES

3.1004.301 3.1004.302 3.1004.303 3.1004.304 3.1004.305 3.1004.306 3.1004.307 3.1004.308 3.1004.309

Alcance Aceleración Efectiva Máxima del Suelo (A 0) Aceleración Máxima del Suelo (a0) Zonifi cación Sísmica Clasificación Por Importancia Peligro de Socavación Sísmica (PSS) para el Diseño Sísmico Categorías de Comport amiento Sísmico Efecto del Suelo Métodos de Anális is (1) Método del Coefic iente Sísmico (2) Método del Coeficiente Sísmico Modificado por la Respuesta Estructural (3) Método Modal Espectr al (4) Método Modal Espectral con Estudio de Riesgo Sísmico (5) Método de Análi sis Lineal o no-Lin eal en el Tiempo

3.1004.310 3.1004.311 3.1004.312

Factores de Modificaci ón de Respuest a (R) Limi tación del Esfuerzo de Corte Basal Requerimientos de Diseño para Estribos (1) Estribos Independientes Auto-Estables (2) Estribos Monolíticos

3.1004.313 3.1004.314 3.1004.315 3.1004.316

Determin ación de las Fuerzas y Desplazamientos Elástico s Criterio de Combinación para las Fuerzas Sísmicas Ortogonales Largo de Apoyo Mínimo Puentes de un Tramo

3.1004.4

FUERZAS MODIFICADAS DE DISEÑO

3.1004.401 3.1004.402

Fuerzas Modificadas de Diseño para Elementos Estructurales y Conexiones Fuerzas Modificadas de Diseño para Fundacion es

3.1004.5

REQUERIMIENTOS DE DISEÑO SISMICO DE FUNDACIONES, MUROS DE CONTENCION Y ESTRUCTURAS ENTERRADAS

3.1004.6

DISPOSICIONES DE DISEÑO DE HORMIGON ARMADO

3.1004.601 3.1004.602 3.1004.603 3.1004.604 3.1004.605 3.1004.606 3.1004.607

General Requisitos para Columnas Requis itos para Cepas Conexi ones de Columna Junt as de Construcción en Cepas y Columnas Pilotes de Hormigó n Armado Fuerzas Resultantes de Rótulas Plásticas en Columnas, Cepas y Conjunto de Columnas

3.1004.7

VIGAS TRAVESAÑO EN SUPERESTRUCTURA

3.1004.8

BARRAS DE ANCLAJE

3.1004.9

TOPES TRANSVERSAL ES

3.1004.10

JUNTAS SISMICAS

MOP - DGOP - DIRECCIÓN DE VIALIDAD - CHILE __________________________________________________________________

EDICIÓN 2018


MANUAL DE CARRETERAS ÍNDICE 3.1000 Junio 2017

3.1004.11

AISLADORES SÍSMICOS

3.1004.1101 3.1004.1102 3.1004.1103 3.1004.1104 3.1004.1105

Normativa Experienci a y Certif icació n de Fabri cantes Experienci a y Certif icació n de Laboratorios Fabricación Inspección

SECCION

3.1005 PRESENTACIÓN DE LOS ESTUDIOS

3.1005.1


3.1005.101 3.1005.102 3.1005.103 3.1005.104

Aspecto s Generales Formatos Digi tales Medios Magnéticos Niveles de Desarrollo (1) Estudio Preliminar (2) Anteproyecto (3) Estudio Definitivo

3.1005.2

PLANOS

3.1005.201 3.1005.202 3.1005.203

Formatos y Carátul as Tipos de Plano y Escalas según Nivel de Estudio Contenido de los Planos según el Nivel de Estudio (1) Estudio Preliminar (2) Anteproyecto (a) Plano de Disposi ció n General (b) Corte Longitudinal (c) Planta General (d) Elevacion es de Estribo s y Cepas (e) Detalle del Tablero (f ) Especificaciones Técnicas (3) Proyecto Definitivo (a) Levantamiento Topográfi co y Empl azamiento (b) Plano de Dispo sici ón General (c) Planos d e Formas de Infr aestru ctu ra (d) Planos de Formas de Superestruct ura (e) Planos de Enf ierraduras (f) Especificaciones y Notas Técnicas

3.1005.3

INFORMES Y DOCUMENTOS

3.1005.301 3.1005.302

Formato y Carátula Estru ctu ra de los Informes (1) Resumen y Conc lusi ones (2) Inform e del Proyecto (3) Anexos

ANEXO

3.1000-A CRITERIOS SÍSMICOS PARA EL DISEÑO DE PUENTES EN CHILE


EDICIÓN 2018


MANUAL DE CARRETERAS 3.1001.1 Junio 2017

CAPITULO 3.1000 PUENTES Y ESTRUCTURAS AFINES SECCION 3.1001 ASPECTOS GENERALES 3.1001.1 OBJETIVOS Y ALCANCES 3.1001.1

OBJ ETIVOS Y AL CANCES

El presente capítulo tiene como objetivo principal la inclusión de una guía con procedimientos y recomendaciones para el diseño y cálculo estructural de los puentes carreteros en Chile. Esta guía está orientada a facilitar la labor del Proyectista en el desarrollo de proyectos homogéneos y con un estándar mínimo, en los diseños de los puentes tradicionales y estructuras afines, comprendiendo estas últimas, viaductos, pasos desnivelados, pasarelas y muros de contención. Los puentes en Chile se diseñarán ciñéndose a las disposiciones indicadas en el Numeral 3.1001.401 Estándares y Normas del presente Volumen. La Dirección de Vialidad ha establecido a lo largo de los años una serie de criterios, disposiciones y recomendaciones complementarias que se acogen y estructuran en el presente Capítulo. Si bien el objetivo del capítulo es entregar un apoyo al Proyectista para desarrollar el proyecto estructural de los puentes carreteros dentro de un estándar mínimo, en ningún caso el contenido de esta sección reemplaza el conocimiento de los principios básicos de la Ingeniería y técnicas afines, así como tampoco el adecuado criterio profesional. Por lo anteriormente expuesto, los usuarios de la presente guía de procedimientos y recomendaciones para el diseño y cálculo estructural de los puentes carreteros en Chile, no pueden sentirse eximidos de la responsabilidad que conlleva la interpretación de un texto a la luz del buen juicio, la experiencia y la responsabilidad profesional. Las disposiciones y recomendaciones relativas al desarrollo de los estudios de puentes tradicionales, viaductos, pasos desnivelados, pasarelas y obras afines que se incluyen en este capítulo, son aplicables, en general, a la gran mayoría de los puentes y estructuras que se requieren en el país. En efecto, gran parte de los ríos y esteros que se presentan a lo largo del territorio nacional tiene cauces que pueden ser salvados con un solo tramo, o bien, cauces que pueden ser manejados en los períodos de estiaje para salvarlos con una sucesión de tramos simplemente apoyados, construyendo las cepas que sean necesarias, no requiriéndose, por tanto, una mayor variedad de tipología de estructuras. Sólo alguno de los grandes ríos de Chile justifican buscar soluciones estructurales más complejas, ya sea por los grandes caudales que ellos significan, o por lo profundo de los cauces por los cuales discurren. No obstante lo anterior, se debe tener en cuenta que siempre existirán problemas estructurales complejos que pueden superar los alcances del manual, en cuyo caso se requerirá la participación de Especialistas quienes deberán justificar los criterios y procedimientos que se vayan a emplear. Al respecto se debe tener en cuenta que cualquier modificación a las disposiciones establecidas en el presente documento, entiéndase complemento o sustitución, sean éstas totales o parciales, deberán ser aprobadas por la Dirección de Vialidad, para lo cual se deberá presentar una propuesta escrita con los antecedentes técnicos de respaldo. Las disposiciones y recomendaciones que se incluyen en la presente sección, comprenden fundamentalmente tres aspectos, a saber: -

Aspectos de Ingeniería Básica Disposiciones y Recomendaciones de Diseño Forma de Presentación de los Estudios de Puentes y Estructuras

En la Sección 3.1002 del capítulo se definen los estudios mínimos de ingeniería básica que serán exigibles para el diseño de los puentes carreteros en Chile, dependiendo del nivel de estudio de cada proyecto, a saber, estudio preliminar, anteproyecto y/o estudio definitivo. En esta sección se establecen las referencias correspondientes a las materias desarrolladas in extenso en el Volumen Nº 2, Procedimientos de Estudios Viales, y en el Volumen Nº 3, Instrucciones y Criterios de Diseño.

MOP - DGOP - DIRECCIÓN DE VIALIDAD - CHILE

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EDICIÓN 2018



3.1001.2 Diciembre 2011

Las disposiciones y recomendaciones de diseño para el desarrollo de estudios de puentes y pasarelas, basados en los criterios de diseño estructural de puentes carreteros que han sido aplicados en los últimos años por la Dirección de Vialidad, se incorporan en las Secciones 3.1003 y 3.1004. Estas secciones contemplan además la incorporación de algunos aspectos geotécnicos y de diseño sísmico de la práctica chilena, que permiten levantar algunas incertidumbres producidas en las disposiciones de la Norma AASHTO. En la Sección 3.1005 se incorporan los aspectos relativos a la presentación de los proyectos de puentes, estableciéndose el nivel de desarrollo que se deberá alcanzar en cada nivel de estudio. 3.1001.2 ASPECTOS LEGALES 3.1001.201 Obras Afectas a las Presentes Disposiciones. Las disposiciones establecidas en el presente capítulo serán aplicables a todos los puentes tradicionales, viaductos, pasos desnivelados, pasarelas, muros de contención y obras afines que, como obra pública, dependan de la Dirección de Vialidad de la Dirección General de Obras Públicas. Por extensión, serán aplicables a todos los puentes urbanos o rurales, cuyo estudio, proyección, construcción, ampliación y/o reparación de obras, hayan sido encargados al Ministerio de Obras Públicas por los Ministerios que por ley tengan facultad para construir obras, y las instituciones o empresas del Estado, las sociedades mineras, mixtas u otras sociedades en que el Estado o dichas instituciones o empresas tengan interés o participación o sean accionistas, y por las Municipalidades. En el DFL MOP Nº 850 del 12 de septiembre de 1997 se fijó el texto refundido, coordinado y sistematizado de la ley Nº 15.840 y del DFL Nº 206 de 1960. El Artículo 1º de este texto establece que el Ministerio de Obras Públicas es la Secretaría de Estado encargada del planeamiento, estudio, proyección, construcción, ampliación, reparación, conservación y explotación de las obras públicas fiscales y el organismo coordinador de los planes de ejecución de las obras que realicen los Servicios que lo constituyen y de las demás entidades a que se refieren los artículos 2º y 3º de dicha Ley. Conforme se establece en el Artículo 18º del DFL MOP Nº 850 de 1997, a la Dirección de Vialidad de la Dirección General de Obras Públicas corresponderá la realización del estudio, proyección, construcción, mejoramiento, defensa, reparación, conservación y señalización de los caminos, puentes rurales y sus obras complementarias que se ejecuten con fondos fiscales o con aporte del Estado y que no correspondan a otros Servicios de la Dirección General de Obras Públicas. La conservación y reparación de las obras entregadas en concesión serán de cargo de los concesionarios, conforme lo establezcan las Bases de la Concesión. A la Dirección de Vialidad corresponderá además la construcción de puentes urbanos, cuando se lo encomienden las respectivas Municipalidades, conviniendo con éstas el financiamiento correspondiente. Le corresponderá también la aprobación y fiscalización del estudio, proyección y construcción de puentes y badenes urbanos en los cauces naturales de corrientes de uso público, sean éstos construidos por entidades públicas o privadas. Según lo establecido en el Artículo 24º del DFL MOP Nº 850 de 1997, son caminos públicos las vías de comunicación terrestre destinadas al libre tránsito, situadas fuera de los límites urbanos de una población y cuyas fajas son bienes nacionales de uso público. Se considerarán, también, caminos públicos, para los efectos de esta ley, las calles o avenidas que unan caminos públicos, declaradas como tales por decreto supremo, y las vías señaladas como caminos públicos en los planos oficiales de los terrenos transferidos por el Estado a particulares, incluidos los concedidos a indígenas. Según este mismo artículo, son puentes de uso público, para los efectos de esta ley, las obras de arte construidas sobre ríos, esteros, quebradas y en pasos superiores, en los caminos públicos, o en las calles o avenidas que se encuentren dentro de los límites urbanos de una población. 3.1001.202 Profesional Encargado del Proyecto. El proyecto estructural de los puentes, viaductos, pasos desnivelados y pasarelas en Chile deberá ser desarrollado por un ingeniero civil con experiencia en estructuras de obras viales, titulado en Chile o en el extranjero. La experiencia será calificada por la Dirección de Vialidad y será exigida en los documentos de licitación del proyecto o de la obra. En el caso de profesionales titulados en el extranjero, el grado académico deberá estar reconocido, revalidado o

MOP – DGOP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE _________________________________________________________________

EDICIÓN 2018



3.1001.3 Abril 2013

convalidado en Chile. Del mismo modo, los profesionales especialistas encargados de los estudios de ingeniería básica en los aspectos de hidrología, drenaje, hidráulica fluvial y geotecnia deberán cumplir con iguales requisitos. Los estudios geodésicos y topográficos para puentes y obras afines deberán ser desarrollados por un ingeniero de ejecución en geomensura o con una formación superior. Conforme se establece en el Artículo 3º del Decreto con Fuerza de Ley Nº 153 del 11 de diciembre de 1981, a la Universidad de Chile le corresponde la atribución privativa y excluyente de reconocer, revalidar y convalidar títulos profesionales obtenidos en el extranjero, sin perjuicio de lo dispuesto en los tratados internacionales. Este reconocimiento, revalidación o convalidación, según corresponda, se rige por las disposiciones del "Reglamento sobre Reconocimiento, Revalidación y Convalidación de Títulos Profesionales y Grados Académicos obtenidos en el extranjero", cuya última versión modificada fue sancionada por el Decreto Exento Nº2533 de 16 de marzo de 1999 de la Rectoría de la Universidad de Chile. En el caso de profesionales provenientes de países con los cuales se mantienen convenios bilaterales sobre el ejercicio de profesiones liberales, los títulos deberán ser certificados por el Ministerio de Relaciones Exteriores según las disposiciones establecidas en dichos convenios. 3.1001.3

CLASIFICACIONES Y DEFINICIONES BÁSICAS

3.1001.301 Clasificaciones. Los puentes pueden clasificarse de acuerdo a su longitud total, longitud de vano, calzada, objetivo, materiales y diseño o estructuración. 3.1001.301(1) Longitud Total. De acuerdo con la longitud total (L) los puentes pueden agruparse según el

siguiente criterio de clasificación. Alcantarillas y Puentes Losas Puentes Menores Puentes Medianos Puentes Mayores

0,50 m ≤ 10,0 m < 40,0 m < 200,0 m <

L L L L

≤ ≤ ≤≤

10,0 m (*) 40,0 m (*) 200,0 m

(*) Las alcantarillas y puentes losas hasta 10 m se encuentran tipificados en el MC-V4. También se proponen tableros tipo para puentes menores, de 11 a 15 m. 3.1001.301(2) Longitud de Vano. De acuerdo con la longitud de la luz libre o vano (L v) las estructuras se

pueden clasificar en: Alcantarillas y estructuras menores 0,50 m ≤ Estructuras medianas 10,0 m < Estructuras mayores 70,0 m < -

Lv Lv Lv

≤ ≤

10,0 m 70,0 m

3.1001.301(3) Calzada. De acuerdo con el número de pistas o vías de tránsito para el que está diseñado el

puente, éste se puede clasificar como puente de simple vía, doble vía, triple vía o más. 3.1001.301(4) Objetivo. Con relación a su finalidad y objetivo, los puentes pueden clasificarse en:

-

Puentes rurales Puentes urbanos Viaductos Pasos desnivelados Puentes peatonales o pasarelas Puentes ferroviarios Puentes militares Puentes provisorios

3.1001.301(5) Materiales. De acuerdo a los materiales constituyentes del puente, éstos pueden ser:

-

-

De madera De acero De hormigón armado De hormigón pretensado De acero estructural de corrugación profunda De mampostería y sillería y Puentes mixtos, donde se combinan los materiales anteriormente señalados.


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EDICIÓN 2018



3.1001.3 Abril 2013

3.1001.301(6) Diseño. De acuerdo con su diseño o estructuración, los puentes pueden clasificarse de

acuerdo a lo siguiente: Puentes de tramos simplemente apoyados, continuos o de vigas voladizas (Gerber) Puentes en arco Puentes apuntalados, en que el tablero actúa como puntal entre estribos, Puentes aporticados, marcos Puentes colgantes, con o sin viga atiesadora Puentes atirantados Puentes de acero estructural de corrugación profunda 3.1001.302 Nomenclatura Básica y Definiciones. Las definiciones uniformes que proporcionan un lenguaje común para comprender un tema son necesarias para producir informes y memorias que se desarrollen bajo un marco de referencia, que permita el entendimiento de todos los entes involucrados en el desarrollo del proyecto. Con tal objeto se incluye a continuación, como nomenclatura básica, las definiciones de términos comúnmente empleados en los proyectos de puentes y definiciones básicas tanto de los elementos que constituyen un puente, como de sus tipologías. 3.1001.302(1) Nomenclatura Básica. Se definen a continuación conceptos de uso habitual en los estudios

de puentes. Viaducto: Puente para el paso de un camino sobre una hondonada o un valle. Puente carretero

elevado que cruza sobre calles urbanas o sobre líneas férreas. Eje Longitudinal del Puente : en los puentes de calzada simple (dos pistas), es el eje de la calzada del puente. En los puentes de más de dos pistas, es el eje de la pista central en el caso de número impar de pistas, o el de la mediana central, en el caso de número par de pistas. En aquellos casos que el puente esté incluido en el estudio general de una carretera o camino, el eje longitudinal corresponderá a la prolongación del eje en planta del camino sobre el puente. Eje de Estribos : es el eje definido por la intersección de un plano vertical que pasa por el eje

longitudinal del puente y el plano definido por la superficie de la cara contraria al lado de las tierras del muro espaldar del estribo. En las estructuras enterradas tipo marco, cuyos muros extremos cumplen las funciones de estribos, los ejes de éstos quedarán definidos por la intersección de un plano vertical que pasa por el eje longitudinal del puente y el plano definido por la superficie exterior del muro o lado de las tierras. Estos ejes definen los kilómetros de entrada y salida del puente, según el sentido de avance del kilometraje. Eje de Cepas : es el eje definido por la intersección de un plano vertical que pasa por el eje

longitudinal del puente y el plano vertical que pasa por el eje longitudinal de la planta de la cepa. Longitud Total : es la longitud medida entre los ejes de ambos estribos y se mide como la diferencia entre los Dm de entrada y salida del puente (Dm: distancia acumulada expresada en metros). Longitud Tramo : es la distancia comprendida entre ejes de estribos, en el caso de puentes de

un tramo, o entre ejes de estribo y cepa y/o entre ejes de cepas, en el caso de puentes de más de un tramo. Esta longitud comprende el largo de la losa del tramo más la mitad de la separación de las juntas de dilatación. Luz Libre o Vano : es la distancia libre entre los paramentos de muros de las elevaciones de

cepas y/o estribos. Según la cantidad de tramos del puente, puede existir variedad de luces y en tal caso, se hablará de luz mayor y menor. Luz de Cálculo: es la longitud de diseño de las vigas o losas y se mide, normalmente, entre

centros de apoyo. Calzada: es el área del puente destinada al tránsito vehicular, cuyo ancho se mide en forma

perpendicular al eje longitudinal del puente.


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3.1001.3 Junio 2002

Pista o Vía de Tránsito (Traffic Lane): Es la faja de la calzada destinada a la circulación de una sola fila de vehículos. Pasillos o Aceras: zona longitudinal del puente, elevada o no, reservada al tránsito de peatones. Bandejón: franja longitudinal del puente no destinada a la circulación de vehículos, que separa calzadas contiguas. Ancho del Puente: corresponde al ancho total de la superestructura e incluye, calzadas, medianas, pasillos y barandas. Gálibo: altura existente entre el fondo de viga y el fondo del lecho en el caso del cruce sobre ríos o esteros. En el caso de pasos desnivelados sobre vías férreas, es la distancia entre el menor fondo de vigas y la mayor cota de riel. En pasos a desnivel sobre un camino, es la distancia entre la menor cota de fondo de vigas y la cota más alta del pavimento del camino sobre el cual se cruza. Revancha: es la distancia vertical entre la cota de aguas máximas o de diseño y el fondo de vigas o cota inferior de la superestructura del puente. Barras de Anclaje: elementos de fijación de la superestructura a la infraestructura. Habitualmente esta fijación se hace a través de los travesaños extremos directamente a los cabezales y mesas de apoyo. Cantoneras: son perfiles angulares metálicos colocados en los cantos vivos de las losas de hormigón, para protegerlos del golpe de las ruedas. Juntas de Expansión: elemento cuyo propósito es permitir las deformaciones longitudinales debidas a cambios de temperatura, o sismos u otras acciones. Deben proteger los cantos vivos y ser estancas para proteger los sistemas de apoyo. Barbacanas o desagües: elementos que permiten evacuar las aguas lluvias que fluyen sobre la calzada y pasillos del puente. Sistemas de Apoyo: son elementos sobre los que se apoya el sistema de vigas o losas del tablero y que permite el traspaso de las cargas a la infraestructura. Habitualmente son de neopreno y se ubican entre la mesa de apoyo y el ala inferior de las vigas o cara inferior de las losas. Alas: muros de los estribos que contienen lateralmente los terraplenes de acceso o relleno estructural. Según su orientación en planta pueden ser alas rectas u oblicuas, según el ángulo que forman con el muro frontal del estribo. Esviaje: ángulo con que un puente cruza sobre un río, estero, camino o vía férrea, cuando el eje definido por los apoyos del sistema estructural del tablero se orienta en forma paralela a estos flujos o vías. Se define como el ángulo agudo medido entre el sentido de escurrimiento del río o estero y la normal al eje longitudinal del puente. En los pasos desnivelados se mide entre la normal al eje longitudinal del puente y el eje del camino o vía férrea que se cruza. Se dirá que el esviaje es derecho cuando el avance de medición del ángulo es hacia la derecha, y es izquierdo cuando el avance de la medición es hacia la izquierda. Zampeado: Protección de mampostería, hormigón, gaviones o guarda radier para proteger el fondo del lecho contra la socavación. Cota de Rasante del Puente: corresponde a las cotas de pavimento del eje de la calzada del puente y sus accesos. Cota de Aguas Máximas: es la cota de aguas máximas esperada para la crecida del río, s egún el período de retorno de diseño.


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3.1001.3 Diciembre 2010

Cota de Fondo de Lecho: es la cota inferior del levantamiento topográfico del fondo del lecho. Cota de Socavación Total : corresponde al nivel de socavación para distintos períodos de crecidas y debe contemplar la socavación general más la local. Cota de Fundación: es la cota de proyecto o la aprobada por la Inspección Técnica y corresponde a la cota de la superficie de contacto donde se apoyan las fundaciones, sean éstas directas, cajones o sobre pilotes. 3.1001.302(2) Definiciones En una estructura de puente podemos distinguir cuatro partes bien definidas, a saber, superestructura, infraestructura, accesos y obras de defensa. En la Lámina 3.1001.302(2) . A se muestran los principales elementos que constituyen un puente. .

3.1001.302(2) a) Superestructura. Es aquella parte del puente que permite la continuidad del camino con su calzada y bermas, sobre un río u otra vía. La superestructura soporta el paso de las cargas móviles las que trasmite a la infraestructura a través de los sistemas de apoyo, y está conformada por uno o más tramos dependiendo de la cantidad de apoyos que la sustenten. En el caso de las pasarelas, la superestructura es aquella parte de la estructura que permite el paso de un pasillo peatonal y/o una ciclovía sobre un río o un camino. La superestructura está constituida por el tablero, su sistema estructural, el sistema de vigas o losas y los dispositivos especiales que tienen determinadas funciones. Tabler o: está constituido por la superficie de rodadura, los pasillos o aceras y las barandas. Los pasillos o aceras se proveen en aquellos casos donde el tránsito de peatones lo amerita. Las barandas se colocan a lo largo de los bordes externos del sistema del tablero y ellas proporcionan protección tanto para el tránsito vehicular como para los peatones. El tablero puede contemplar además barreras vehiculares o barreras de contención que separen el tránsito peatonal del vehicular. Sistema Estructural del Tablero: es el sistema encargado de proporcionar la capacidad de soporte de cargas del tablero. El sistema estructural del tablero puede ser de madera, hormigón armado, pretensado, o acero y se apoya habitualmente sobre vigas longitudinales, dependiendo de la longitud de los tramos. Sistema de Vigas del Tablero: está constituido por vigas longitudinales y transversales, las que permiten la transmisión de las cargas que actúan sobre la superestructura a la infraestructura, y a través de ella, al suelo donde se funda el puente o pasarela. En los casos de puentes de luces reducidas cuyo sistema estructural del tablero es una losa de hormigón, el sistema de vigas habitualmente se omite, traspasando las cargas de la superestructura a la infraestructura directamente desde la losa. Sistemas de Apoyo, Anclajes Antisísmicos, Juntas de Expansión, Barandas: entre la superestructura y la infraestructura se encuentran los sistemas de apoyo del puente. Para evitar los desplazamientos verticales de la superestructura de sus apoyos durante un sismo, se contemplan sistemas de anclajes antisísmicos entre la superestructura y la infraestructura. Ante los cambios de longitud por variaciones de temperatura y desplazamientos sísmicos, la superestructura requiere de juntas de expansión que permitan su movilidad; estas juntas habitualmente consideran protecciones en los bordes (cantoneras) y en los puentes más modernos, sellos elastoméricos que impiden la filtración del agua y suciedad hacia las zonas de apoyo. A lo largo de los bordes de la superestructura se encuentran las barandas o barreras que impiden la caída de vehículos y personas desde el puente. Puentes con Tipologías Especiales. Existen puentes en que las transmisiones de las cargas al suelo se hacen a través de torres que sustentan cables de los cuales se suspende el tablero (puentes colgantes y atirantados), o bien, a través de arcos metálicos o de hormigón que reciben las cargas del tablero a través de columnas de altura variable. Como se señalara anteriormente, en el presente capítulo no se consideran disposiciones ni recomendaciones de diseño para estos puentes, razón por la cual el desarrollo de estos proyectos estará sujeto a bases de diseño establecidos en términos de referencias especiales, o bien a bases propuestas por el proyectista, las que deberán contar con la aprobación previa de la Dirección de Vialidad.


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3.1001.3 Junio 2002

3.1001.302(2) b) Infraestructura. Es aquella parte del puente donde se apoya la superestructura y a través de la cual se trasmiten las cargas al terreno de fundación. La infraestructura está constituida por los estribos, que son los soportes extremos del puente, y las cepas o pilas, que son los apoyos intermedios de puentes con superestructuras constituidas por más de un tramo. Estribos: Los estribos están constituidos por dos partes. La primera, denominada elevación del estribo, está conformada por un muro frontal, la mesa de apoyo, el muro espaldar y las alas. La segunda es la fundación del estribo y es la encargada de traspasar al terreno las cargas, sean éstas peso propio, cargas móviles, sísmicas, empujes de tierra, etc. Fundamentalmente existen tres tipos de fundaciones, directa, pilotes y cajones o pilas de fundación. Los estribos, además de dar apoyo a la superestructura, contienen los terraplenes de acceso al puente.

Existen diferentes tipologías de estribos dentro de las cuales las más habituales son las siguientes:

-

Estribos trasparentes con elevaciones constituidas por columnas y viga cabezal, con fundación directa Estribos trasparentes con elevaciones constituidas por columnas y viga cabezal, con dado de fundación y pilotes Estribos con elevaciones constituidas por un muro lleno con alas, con fundación directa Estribos con elevaciones constituidas por un muro lleno con alas, con dado de fundación y pilotes Estribos con elevaciones constituidas por un muro lleno con alas, con fundación tipo cajón Estribos transparentes constituido por pilas pilote

ver Lámina 3.1001.302(2) .B ver Lámina 3.1001.302(2) .B ver Lámina 3.1001.302(2) .C ver Lámina 3.1001.302(2) .C ver Lámina 3.1001.302(2) .D ver Lámina 3.1001.302(2) .D

Cepas : son los apoyos intermedios de los puentes, y al igual que los estribos, están constituidos por la elevación y la fundación. Las tipologías más habituales de cepas son las siguientes:

-

Cepas con elevaciones constituidas por columnas y viga cabezal, con fundación directa Cepas con elevaciones constituidas por columnas y viga cabezal, con dado de fundación y pilotes Cepas con elevaciones constituidas por un muro lleno con fundación directa Cepas con elevaciones constituidas por un muro lleno, con dado de fundación y pilotes Cepas con elevaciones constituidas por un muro lleno, con fundación tipo cajón Cepas con elevaciones huecas constituidas por muro con celdas con fundación directa Cepas con elevaciones huecas constituidas por muro con celdas con dado de fundación y pilotes Cepas transparentes constituidas por pilas pilote

ver Lámina 3.1001.302(2) .E ver Lámina 3.1001.302(2) .E ver Lámina 3.1001.302(2) .F ver Lámina 3.1001.302(2) .F ver Lámina 3.1001.302(2) .G ver Lámina 3.1001.302(2) .G ver Lámina 3.1001.302(2) .H ver Lámina 3.1001.302(2) .H

3.1001.302(2) c) Accesos. Los accesos al puente están constituidos, en general, por las siguientes obras: terraplenes de acceso, estructura de pavimento, bases, bermas y losas de acceso. Para evitar descensos a la entrada de los puentes se dispone de losas de aproximación apoyadas en los terraplenes de acceso y en consolas dispuestas para estos fines en los muros espaldares de los estribos (ver Láminas 4.607.001 y 4.607.002 del MC-V4). Alternativamente, para controlar estos descensos se pueden usar losas enterradas apoyadas en el terraplén y en los muros del estribo.


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3.1001.302(2) d) Obras de defensa y seguridad . Las obras de defensas de un puente comprenden los

enrocados, gaviones, bajadas de agua en los terraplenes de acceso, y elementos de contención de tierras, tales como muros de contención, pilotes contenedores, muros jaulas, etc. Las obras de seguridad comprenden las barreras de contención y la señalización, sea ésta vertical u horizontal. 3.1001.303 Obras Tipo. En el Capítulo 4.600 del MC-V4, Planos de Obras Tipo, se encuentran láminas tipo de puentes, pasarelas y detalles, conforme a lo siguiente: -

Secciones transversales tipo Láminas 4.601.001 y 4.601.002 Losas de hormigón armado para tableros de 1 a 10 m Láminas 4.602.001 a 4.602.007 Puentes de madera para tableros de 2 a 10 m Láminas 4.603.001 a 4.603.004 Tablero de losa nervada de hormigón armado de un tramo de 11 a 15 m Láminas 4.604.001 a 4.604.003 Tablero mixto hormigón - acero de un tramo de 11 a 15 m Láminas 4.604.101 a 4.604.104 Tablero con viga de hormigón postensado de un tramo de 11 a 15 m Láminas 4.604.201 a 4.604.205 Pasarela peatonal tipo Láminas 4.605.001 a 4.605.009 Barreras de hormigón en puentes, geometría y cubicaciones Lámina 4.606.001 Barandas peatonales en puentes, geometría y cubicaciones Lámina 4.606.002 Losa de acceso en losas y puentes Láminas 4.607.001 y 4.607.002

3.1001.4

ESTÁNDARES Y NORMAS, UNIDADES.

3.1001.401 Estándares y Normas. El diseño y análisis estructural de los puentes carreteros y estructuras afines se realizará ciñéndose a las disposiciones establecidas en los siguientes documentos: - Capítulo 3.1000 del MC-V3, Instrucciones y Criterios de Diseño. - AASHTO Standard Specifications for Highway Bridges, 17th Edition (2002) o posteriores, en adelante, la Norma AASHTO estándar. - AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, 6th Edition (2012) o posteriores, en adelante, la Norma AASHTO LRFD. En lo que no se contradiga con las disposiciones establecidas en los documentos anteriores, regirán las establecidas en los siguientes documentos. - Volumen Nº 2, Procedimientos de Estudios Viales, del Manual de Carreteras - Normas Chilenas del Instituto Nacional de Normalización (INN). El uso de normas complementarias para casos no contemplados en los documentos anteriores deberá contar con la aprobación previa de la Dirección de Vialidad. La aplicación de la Norma AASHTO LRFD también es considerada por la Dirección de Vialidad como alternativa a la AASHTO estándar. La norma a utilizar debe ser la misma en todos los elementos relacionados, no permitiéndose utilizar ambas normas dentro de un mismo diseño. 3.1001.402 Unidades. El análisis y diseño de las estructuras se ajustará a las unidades establecidas en el Sistema Internacional de Unidades (SI), conforme se establece en la Sección 2.004 del MC-V2 y en la Norma NCh 30. Of.98. Esta última es una homologación de la Norma ISO 1000, siendo idéntica a la misma. Los proyectos de puentes se ajustarán al contenido de esta norma, por lo que las unidades básicas, unidades derivadas y unidades suplementarias se usarán respetando el nombre y símbolo de cada una de ellas. No obstante lo anterior, los proyectos podrán ser desarrollados en unidades del sistema MKS y CGS (metro, cm, kilo fuerza, gramo fuerza, segundo), siempre que los resultados se anoten con su equivalencia en el SI. Para todos estos efectos, podrán considerarse las siguientes equivalencias:


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Sistema MKS 1 kgf 1 kgf/cm2 1 kgf·m 3.1001.5

= = =

3.1001.5 Junio 2002

SI

Unidades del Sistema SI

10 N 0,1 MPa 10 N·m

1N = 1 Pa = 1 MPa =

1 kg·m/s2 1 N/m2 106 Pa

CLASIFICACION Y NIVELES DE ESTUDIO PARA PROYECTOS DE PUENTES Y ESTRUCTURAS AFINES

3.1001.501 Clasificación General. En el Capítulo 2.100 del Volumen Nº 2 se presenta la Clasificación General de los Estudios para Obras Viales. Dicha clasificación considera: Proyectos de Nuevos Trazados, Proyectos de Recuperación de Estándar y Proyectos de Cambios de Estándar. En los puentes y estructuras afines, la clasificación de los estudios deberá considerar Estructuras Nuevas, o bien, la Recuperación o Cambio de Estándar de Estructuras Existentes, en las cuales el concepto “trazado” se deberá reemplazar por “emplazamiento”. Las Estructuras Nuevas pueden corresponder a un puente o estructura afín que reemplaza o replica una estructura existente, como por ejemplo las que requiere la construcción de una segunda calzada, o una estructura requerida por un trazado nuevo. En el caso de Estructuras Existentes se deberán distinguir las llamadas Recuperaciones del Estándar de Diseño o Rehabilitaciones y los Cambios del Estándar o Refuerzos. Las Recuperaciones de Estándar o Rehabilitaciones, que no deben confundirse con operaciones de Mantenimiento tratadas en el Volumen Nº 7 de este Manual, pueden asociarse a proyectos de recuperación de la capacidad estructural del puente, disminuida por daños derivados de un sismo, de una crecida u otro fenómeno extraordinario; eventualmente, podrían también clasificarse como recuperación de estándar, una recuperación mayor del pavimento, de los accesos etc. La definición de la necesidad de ejecutar un Mantenimiento o una Recuperación de Estándar o Rehabilitación se efectúa en una primera etapa de Diagnóstico. Los Cambios de Estándar o Refuerzos van más allá y comprenden obras que aumentan la capacidad de servicio que prestaba la obra original, tales como, aumento de la capacidad estructural, ensanche de la calzada con o sin aumento del número de pistas, etc. Las disposiciones y recomendaciones que se establecen en este capítulo son aplicables preferentemente a Estructuras Nuevas, no obstante lo cual, los estudios de recuperaciones o cambio de estándar de estructuras existentes se deberán elaborar ciñéndose a Términos de Referencia Específicos (TRE) que contemplen las particularidades de cada caso, y en las cuales se harán las referencias pertinentes a los aspectos de diseño incluidos en el presente capítulo. Si bien los estudios de Puentes y Obras Afines pueden corresponder a Estructuras Nuevas o a Estructuras Existentes, éstas siempre estarán comprendidas en una Carretera o Camino, de modo que, con las precisiones correspondientes, la Clasificación General de los Estudios que se presenta en el capítulo 2.100 del Volumen Nº 2 podrá abarcar también el tratamiento de estas obras. En el caso particular de estructuras singulares de grandes dimensiones o especial complejidad, serán éstas las que determinen el emplazamiento, subordinando a ellas el trazado de los accesos, que en ciertas oportunidades pueden tener longitudes considerables. Como complemento a lo anteriormente expuesto, resulta necesario tener en cuenta el Tópico 2.101.2 “Definiciones Básicas y Clasificación de los Proyectos”, del Volumen Nº 2, que aborda la diferenciación entre “Proyectos y Estudios”, los conceptos asociados a la definición del “Estándar de Diseño de una Carretera o Camino” y el “Sistema de Clasificación para Diseño”. 3.1001.502 Niveles de Estudio. La clasificación tradicional establece los siguientes Niveles de Estudio: -

Estudios Preliminares Anteproyecto Estudio Definitivo


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3.1001.5 Junio 2002

Normalmente, ellos deberán constituir etapas contractualmente independientes, de modo que en cada una de ellas se agote el estudio de alternativas con el mayor nivel de detalle posible, asociado a la Ingeniería Básica de que se dispone. Más aún, en lo posible cada uno de estos niveles servirá para definir la Ingeniería Básica que deberá desarrollarse en el nivel siguiente, según se define en la Sección 3.1002 de este Capítulo. Los niveles de estudio sucesivos, permiten pues, ir reduciendo el número de alternativas factibles desde un punto de vista técnico/económico e ir avanzado hacia el diseño final sobre bases ciertas. 3.1001.502(1) Estudios Preliminares. Dicen relación con los estudios de gabinete y terreno, los primeros

de los cuales se desarrollan sobre la base de antecedentes existentes, tales como: -

Cartas Topográficas de pequeñas escala (IGM 1:25.000 ó 1:50.000, Comisión Nacional de Riego 1:10.000). Estudios o Registros Pluviométricos y Fluviométricos existentes, cuando la obra está destinada a salvar un río o un estero. Estudio Geológicos o Geotécnicos existentes. Datos sobre la Demanda de Tránsito que solicitará la estructura. Información general relativa a aspectos Ambientales sensibles del área.

y los segundos, derivados de la información obtenida en terreno, mediante un reconocimiento detallado ejecutado por el Jefe de Proyecto y los Especialistas de las diversas disciplinas mencionadas precedentemente, en lo posible, desarrollados en forma simultánea. Con todos estos antecedentes, complementados la más de las veces con una restitución aerofotogramétrica apoyada, en escala intermedia (1:5.000 ó 1:10.000), se procederá a estudiar las alternativas de emplazamiento de la obra. En los casos de puentes propiamente tales, se hará una primera aproximación de su longitud total y altura de rasante, derivadas de la conformación del cauce y gastos aproximados en crecida, para el Período de Retorno correspondiente, según la importancia de la ruta y de la estructura. En los casos de Pasos Desnivelados serán la sección transversal y el ángulo de cruce de ambas vías las que determinarán normalmente la longitud total y altura de rasante de la obra. Estos estudios previos deben permitir desarrollar proposiciones de estructuración general de la obra, hecha la debida consideración del informe geotécnico desarrollado por el especialista, basado las más de las veces en el reconocimiento del terreno, antecedentes aportados por estudios previos de obras emplazadas en las cercanías, y muy especialmente su experiencia con relación a la localización geográfica de la obra, tipo de cauce o morfología del área etc. Todo lo anterior debe permitir una valorización razonable de las diversas alternativas de la obra, en que se definirán grados de certeza variables, según la importancia de las incógnitas aún por despejar en las etapas más avanzadas del estudio. Por lo general, en este nivel de estudio se considerará un bajo rango de incertidumbre, aquel que se mueve en el orden de ± 20%, y un alto rango de incertidumbre, aquellos en el orden de 35 % a 40%. Las conclusiones de un Estudio Preliminar deben establecer si es posible pasar directamente al Nivel de Estudio Definitivo, o si por el contrario, dado el número de alternativas comparables se debe pasar a una próxima etapa de Estudio al Nivel de Anteproyecto. Todo ello sin perder de vista que la más de las veces la obra forma parte del estudio de una Carretera (Autopista, Autorruta o Primario) o de un Camino (Colector, Local o de Desarrollo) que a su vez puede tener alternativas de trazado. Según la complejidad del estudio global que se está abordando, los TRE, podrán haber establecido la necesidad de desarrollar un Estudio Económico de Prefactibilidad para dirimir que alternativas pasan a los siguientes Niveles de Estudio. Si la selección de alternativa dio como resultado un solo emplazamiento y la estructura no se presta para un estudio de alternativas de estructuraciones complejas, normalmente se podrá pasar directamente al Estudio Definitivo; en caso contrario deberá existir una próxima etapa de anteproyecto. Parte fundamental del Informe Final de este nivel, está constituido por la definición detallada de los Estudios de Ingeniería Básica que se deberán desarrollar en el nivel siguiente (Anteproyecto o Estudio Definitivo).


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3.1001.5 Junio 2002

Los Procedimientos de Terreno y gabinete para desarrollar los Estudio Preliminares se definen conceptualmente en la Sección 2.102 y con detalle en las Secciones 2.802 y 2.803, todas del Volumen Nº 2. Si bien allí el énfasis esta referido al estudio de trazado, con las debidas adaptaciones, los criterios y procedimientos son válidos para el estudio de Puentes y Estructuras afines. El contenido de los Documentos y Planos que forman parte del Informe final del Nivel de Estudio Preliminar queda regulado por lo expuesto en la Sección 3.1005 de este Capítulo. 3.1001.502(2) Anteproyecto. El estudio preliminar habrá definido las alternativas de emplazamiento de la

obra así como las alternativas de estructuración que pueden ser razonables desarrollar al nivel de anteproyecto. Conforme a lo anterior, los TRE redactados para esta etapa podrán ser claros y precisos en cuanto al alcance de los estudios a desarrollar, en especial en lo relativo a los estudios de Ingeniería Básica, los que deben ser lo suficientemente completos como para permitir avanzar en la definición de las estructuraciones que se decidió abordar, cubriendo los aspectos de forma, estabilidad y dimensionamiento semidetallado de los elementos constituyentes. Todo lo anterior debe permitir mejorar la valorización de las diferentes alternativas, reduciendo los márgenes de incertidumbre a montos de un orden de ±15% o menores, para que en definitiva, si los TRE lo señalan, definir, mediante un estudio económico de Factibilidad, que alternativa pasa al Nivel de Estudio Definitivo. El Informe Final del Anteproyecto debe precisar con todo detalle la cantidad y tipo de Ingeniería Básica que se deberá ejecutar en la etapa del Estudio Definitivo de la alternativa seleccionada. Todo ello basado en las conclusiones alcanzadas con los estudios realizado en el Anteproyecto, las que podrán indicar que la información disponible es adecuada y suficiente, o que por el contrario, se requiere complementarla para levantar las indeterminaciones que puedan existir. Los Procedimientos de Terreno y Gabinete para desarrollar los Estudios al Nivel de Anteproyecto se describen conceptualmente para el caso de Carreteras y Caminos, en el Tópico 2.103.1 para obras nuevas y en 2.104.3 para obras existentes, y en detalle en la Sección 2.804. Tal como antes se dijo, si se reemplaza el concepto de “Trazado” empleado para la ruta en estudio por el de “emplazamiento o localización afinada” para las estructuras, y las alusiones a normas y criterios de diseño de los Capítulos 3.100 a 3.800 por los de las Secciones 3.1003 y 3.1004 correspondientes a estructuras, la información que allí se entrega cubre aspectos comunes de ambas especialidades. El contenido y forma de los documentos y planos que forman parte del Informe Final al Nivel de Anteproyecto, queda normado por lo expuesto en el Tópico 3.1005 de este Capítulo. Corresponde al diseño detallado de la obra, desarrollado en concordancia con todos los antecedentes de Ingeniería Básica recopilados y analizados con grados crecientes de detalle, a lo largo de los distintos niveles de estudio, habiendo incorporado cuando fue pertinente, las decisiones adoptadas por el Mandante, en los niveles de decisión que correspondan en cada caso. 3.1001.502(3) Estudio Definitivo.

Comprende todos los Documentos y Planos que se definen normativamente en el Tópico 3.1005, complementados por lo establecido en los TRE para casos singulares. Serán empleados para llamar a licitación la construcción de la obra, permitiendo su expedita materialización, seguimiento y control. Conceptualmente el Estudio Definitivo está descrito en los Tópicos 2.103.2 para obras nuevas y en 2.104.4 para obras existentes. El tratamiento detallado de los Procedimientos de Terreno y Gabinete se entrega en los Tópicos 2.805.2 y 2.805.3, aplicables también, según el caso, a obras nuevas o existentes y en que todas las referencias a aspectos de diseño hechas para el camino, deben ser reemplazadas por las correspondientes de las Secciones 3.1003 y 3.1004 de Puentes y Estructuras Afines.


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EDICIÓN 2018



3.1002.1 Junio 2013

SECCION 3.1002 INGENIERÍA BÁSICA EN PROYECTOS DE PUENTES Y ESTRUCTURAS AFINES 3.1002.1

ASPECTOS GENERALES

Según lo establecido en el Volumen Nº 2, Numeral 2.101.304, en el ámbito de los estudios viales, la Ingeniería Básica corresponde a los estudios de terreno, laboratorio y gabinete, relativos a los siguientes aspectos: -

Geodesia y Topografía, que permiten referenciar el proyecto y conocer las características geomorfológicas del lugar en que se emplaza; materias que se desarrollan en el Capítulo 2.300, cuyo resumen aplicado a puentes se presenta en el Tópico 3.1002.2 de este Capítulo.

-

Hidrología, Hidráulica y Mecánica Fluvial, que permiten estudiar las condiciones que imponen los cursos de agua o el drenaje necesario; materias que se desarrollan en el Capítulo 2.400 desde un punto de vista conceptual, en el 3.700 desde el punto de vista de los diseños hidráulicos y en el Tópico 3.1002.3 en cuanto a su aplicación directa al estudio de Puentes y Obras Afines.

-

Geotecnia, que permiten conocer las características del terreno en que se fundará la estructura, materia que se realimenta con los aspectos de mecánica fluvial (socavaciones) y con los problemas de drenaje para los atraviesos desnivelados, todo lo cual permite sentar parte importante de las bases del diseño estructural. Estas materias se tratan en el Capítulo 2.500, en lo relativo a reconocimiento del terreno, prospección y ensay es; en el Tópico 3.1002.4 desarrollado en particular para el caso de Puentes y Obras Afines y en las Secciones 3.1003 y 3.1004 en cuanto a su aplicación para diseño de estructuras.

-

Demanda y Características del Tránsito, que determinan la sección transversal de la superestructura y en oportunidades la carga móvil de diseño, materias que se tratan en el Capítulo 2.600 y en el Tópico 3.1002.5 de este Capítulo.

-

Ambientales y de Mitigación de Impacto, destinadas a concebir obras “amigables” con el medio ambiente, en conformidad con las directr ices que se detallan en el Tópico 3.1002.6 de este Capítulo.

3.1002.2

INGENIERIA BÁSICA - ASPECTOS GEODÉSICOS Y TOPOGRÁFICOS PARA PUENTES

3.1002.201 Aspectos Generales. Por lo general la referenciación geodésica de los estudios topográficos para el estudio de un Puente u otras Estructuras Afines, será la misma empleada para el estudio del camino del que ella forma parte, salvo que se trate de un proyecto singular, que requiera de una referenciación especial, tal como se expone más adelante. El capítulo 2.300 del Volumen Nº 2, trata en detalle lo relativo a referenciación, procedimientos, instrumental (electróptico y GPS), compensaciones y tolerancias para estos trabajos. 3.1002.202 Referenciación de los Estudios. Según lo expuesto en el Tópico 2.301.4 del Volumen Nº 2, todos los estudios para obras viales quedarán referidos planimétricamente a un Punto Geodésico GPS del IGM (ver Lámina 2.005.3 . A que ilustra la localización aproximada de los puntos GPS del IGM disponibles a diciembre de 1999, red que se continuará densificando). Altimétricamente ellos se referirán a un Pilar de Nivelación (PN) del IGM, según se expone más adelante. Dicha referenciación se establecerá mediante procedimientos geodésicos, según se describe en el Tópico 2.301.3 el que cita las Secciones en que se desarrollan en detalle las materias correspondientes, relativas al Datum de referencia (WGS-84) y al Sistema de Proyección a emplear; Proyección Local Transversal de Mercator (LTM), asociada a un Plano Topográfico Local (PTL). 3.1002.203 Referenciación y Orden de Control. Dice relación con las Redes de Apoyo materializadas en terreno para establecer un Sistema de Transporte de Coordenadas (STC) al que quedan referidos los levantamientos y trabajos topográficos para el estudio de la estructura y, posteriormente, los replanteos que se ejecutan para la construcción de la obra, materias que se resumen en el Tópico 2.301.4 y se desarrollan


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3.1002.2 Junio 2002

en detalle en la Sección 2.307. Los STC derivados del sistema principal, con el objeto de ejecutar levantamientos del cauce aguas arriba y aguas abajo de la estructura, podrán ejecutarse con Orden de Control inferior en un grado respecto del que se está empleando para referir la estructura. Se empleará en el caso de los puentes cuya longitud sea mayor o igual que 500 m y en aquellos de menor longitud, que por su especial estructuración, altura, etc, requieran de un control topográfico de alta precisión, cuya oportunidad de uso deberá especificarse en los Términos de Referencia Específicos (TRE). 3.1002.203(1) Orden de Control Primario.

El procedimiento para establecer este tipo de redes de orden primario, consulta la materialización de una “ f igura base” medida mediante GPS geodésico (normalmente un cuadrilatero). La Verificación de cierre en tolerancia de la figura base se ejecuta según el procedimiento para el “Cálculo y Compensación de un Cuadrilatero Aislado”, que se presenta en el numeral 2.309.403 de la Sección 2.309 “Trilateraciones”. Tolerancias del Orden de Control Primario ( ver Lámina 2.307.203 . A) Planimétrico Altimétrico (a)

= =

1 : 40.000 (25 mm/km) 1/2 e ≤ 0,01·(K) (m)(a) (Nivelación Geométrica de Precisión) (b)

Con K igual a la longitud del circuito de nivelación expresada en kilómetros y una distancia máxima entre PRs de 500 m (Ver 2.311.3)

(b)

Si por tratarse de una obra muy especial se requieren precisiones al milímetro o fracciones de milímetro (control de asentamientos, por ejemplo) se podrá exigir una Nivelación de Alta Precisión, según se establece en 2.311.2.

Los trabajos topográficos relativos al cauce o a los acceso de la obra, podrán referenciarse mediante una Poligonal Cerrada de Orden Secundario. Este orden de control corresponde al definido para el estudio, replanteo y construcción de obras viales en general. El será aplicable para los puentes, pasos desnivelados y pasarelas de menos de 500 m de longitud que no caigan dentro de la clasificación de estructuras especiales definidas en (1). 3.1002.203(2) Orden de Control Secundario.

Este tipo de Redes de orden secundario, quedan ligadas a “Líneas Base” materializadas aproximadamente cada 10 km, medidas con GPS y verificadas distanciométricamente. El transporte de coordenadas entre Líneas Base se ejecuta mediante Poligonación, dado que el instrumental disponible (Estaciones Totales) permite lograr cierres que normalmente superan las tolerancias exigidas. Para el estudio de puentes y obras similares, se exigirá que próximo a la estructura se materialicen al menos 2 vértices intervisibles de la poligonal, los que permitirán referir los levantamientos especiales de la zona de emplazamiento de la estructura, del cauce, etc, y su posterior replanteo. Tolerancias del orden de Control Secundario ( ver Lámina 2.307.203 .B y Tópico 2.310.4) Planimétrica Altimétrica

= =

1 : 20.000 (50 mm/km) e ≤ 0,01·(K)1/2 (m)

Los trabajos topográficos relativos a la Carretera o Camino (Accesos a la Estructura), estarán por lo general referidos también a un Orden de Control Secundario. Los levantamientos del cauce para extensiones aguas arriba y aguas abajo de hasta 3000 m, podrán quedar referidos a una Poligonal Cerrada de Orden Terciario (Ver Lámina 2.307.203 .B y Tópico 2.310.5). Para extensiones mayores de 3000 m, se empleará un Orden de Control Secundario. Tolerancias del orden de Control Terciario ( ver Lámina 2.307.203 .B y Tópico 2.310.5)


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Planimétrica Altimétrica


= =

3.1002.2 Junio 2002

1 : 15.000 (67 mm/km) 1/2 e ≤ 0,01· (K) (m)

En aquellos casos en que para referenciar altimétricamente el estudio del camino y de sus estructuras, no exista un Punto de Nivelación del IGM a menos de 10 kms, se aceptará usar como referencia la cota determinada mediante GPS, corregida mediante el Modelo EGM-96, u otro más preciso que se desarrolle para Chile en el futuro (Ver 2.301.407). 3.1002.203(3) Referenciación Altimétrica en Casos Especiales.

3.1002.204 Levantamientos. Los estudios de localización y emplazamiento se desarrollarán inicialmente sobre Cartas IGM (1 : 25.000 ó 1 : 50.000) en los Estudios Preliminares y cuando los TRE así lo señalen, sobre Restituciones Aerofotogramétricas con apoyo terrestre escala 1 : 5.000 ó 1 : 10.000, según la escala de la fotografía aérea existente. En etapas de Anteproyecto, cuando se cuenta con una localización aproximada, se deberá ejecutar un Levantamiento Distanciométrico en escala 1 : 2.000 y, eventualmente, en 1 : 1.000, según lo definido como conclusión del Estudio Preliminar. Dicho levantamiento abarcará los tramos aguas arriba y aguas abajo que se definen en la Sección 3.1002.3 “Aspectos de Hidrología, Drenaje e Hidráulica Fluvial” de este Capítulo, con el objeto de hacer los estudios allí definidos. Para el estudio del emplazamiento definitivo de la estructura, se deberá hacer un levantamiento en escala 1 : 500 con curvas de nivel cada 0,5 m en toda la longitud de la estructura, más 100 m en cada extremo, cuyo ancho será de 50 m a cada lado del eje. Los Procedimientos y Normas para la ejecución de estos levantamientos se tratan en detalle en: -

Sección 2.313 Levantamientos Topográficos Generales par la Confección de Planos de Planta Numeral 2.313.205 Tolerancias en Levantamientos Distanciométricos, Escala 1 : 2.000 Numeral 2.313.206 Tolerancias en Levantamientos Distanciométricos, Escala 1 : 1.000 Numeral 2.313.207 Tolerancias en Levantamientos Distanciométricos a Escala 1 : 500 Numeral 2.313.305 Levantamientos Aerofotogramétricos a Escalas Intermedias (1 : 2.000; 1 : 5.000; 1 : 10.000)

3.1002.205 Levantamiento de Perfiles. En la etapa de Proyecto Definitivo, el Levantamiento de Planta ejecutado a escala 1 : 500, con curvas de nivel cada 0,5 m, descrito precedentemente, se complementará con un Perfil Longitudinal de Terreno a lo largo del eje de la obra y con perfiles adicionales en la zona de los estribos. No se justifica tomar perfiles transversales en el emplazamiento de la cepas dentro del cauce del río, pues por estar sometido el lecho a procesos de arrastre y depósito, el levantamiento 1 : 500 resulta suficientemente representativo. En todo caso, si durante la etapa de estudio ocurre una crecida extraordinaria, posterior a la ejecución de estos perfiles, que modificara significativamente el lecho del cauce, la Inspección del Estudio solicitará la repetición de dicho trabajo, reconociendo los costos del trabajo adicional ordenado. En primer término se procederá a replantear el eje longitudinal de la estructura según lo definido en el Anteproyecto Seleccionado. Dicho replanteo se ejecutará desde dos vértices del STC, materializando en terreno estacas de alineación y deberá abarcar un tramo suficientemente largo de los accesos a ella como para verificar que no existen problemas en el trazado del Camino o Carretera en dichos tramos. 3.1002.205(1) Perfil Longitudinal de Terreno.

La nivelación propiamente tal se ejecutará según los procedimientos y tolerancias indicadas en la Sección 2.315, Tópicos 2.315.1 y 2, con la salvedad de que los puntos a nivelar no están materializados previamente mediante las estacas del eje del trazado, si no que corresponden a aquellos que definen el fondo del cauce con todas sus singularidades al instante de ejecutar la nivelación. Si se trata de un cauce con niveles de agua considerables, se deberán emplear procedimientos batimétricos, controlando la posición del punto mediante radiación desde una estación del STC, o mejor aún, desde una estación dispuesta según la alineación del eje que se esta nivelando. El uso de escandallo para determinar la profundidad del punto debe hacerse con las precauciones necesarias, en aquellos ríos con corriente importante.


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3.1002.3 Junio 2002

Para salvar el tipo de problemas señalado, se podrá recurrir al uso de Ecosonda y GPS según se describe en el Tópico 2.314.7 “GPS Aplicado a Hidrografía”. El perfil Longitudinal nivelado por el eje de la estructura abarcará la misma extensión definida para la faja de levantamiento escala 1 : 500, debiendo enlazarse con el Perfil Longitudinal del proyecto carretero. 3.1002.205(2) Perfiles Complementarios. Para densificar el levantamiento escala 1 : 500 en la zona de

los Estribos y Alas, se nivelarán, con las mismas exigencias señaladas para el Perfil Longitudinal, los siguientes perfiles complementarios cuya localización se ilustra en las figuras de planta y elevación que se presentan en la Lámina 3.1002.205(2) . A. Las figuras anteriores ilustran la situación de una estructura sin esviaje. En caso que se consulte esviaje y que exista la certeza del ángulo correspondiente, el Ingeniero Jefe del Proyecto podrá ordenar que los perfiles transversales se levanten según la dirección real del Eje Transversal de la Estructura. En cualquiera de estos casos, la longitud de los perfiles transversales deberá superar en al menos 15 m el plano exterior de la fundación del elemento estructural más próximo al perfil, más en el caso de ilustrar la zona de derrames de terraplenes altos en los accesos. Si la estructura posee pilas o cepas fundadas en ladera, se levantará también en cada una de ellas, Perfiles Longitudinales paralelos al eje longitudinal de la estructura por los bordes exteriores de la fundación de la pila o cepa y al menos un Perfil Transversal según el Eje Transversal de la fundación, pudiendo los especialistas definir otros perfiles complementarios. 3.1002.3

INGENIERIA BASICA - ASPECTOS DE HIDROLOGIA DRENAJE E HIDRAULICA FLUVIAL PARA PUENTES

3.1002.301 Aspectos Generales. Las materias relacionadas con este tema se tratan en detalle en el Capítulo 2.400 “Hidrología, Hidráulica y Transporte de Sedimentos” del Volumen Nº 2, que las aborda desde un punto de vista conceptual, y en el Capítulo 3.700 “Drenaje, Saneamiento y Mecánica e Hidráulica Fluvial” del Volumen Nº 3, en que se entregan los procedimientos e instrucciones directamente aplicables al diseño. En la Sección 2.401 del Volumen Nº 2 se introducen los conceptos relativos a Hidrología, Hidráulica, Hidrogeología, Erosión y Arrastre, relacionándolos con las Secciones del Volumen Nº 3, Capítulo 3.700 que trata del diseño. 3.1002.302 La Hidrología o Cálculo de Caudales Solicitantes. Los caudales que solicitan una obra vial pueden corresponder a cursos permanentes, impermanentes, superficiales o subterráneos. Todas estas formas de escurrimiento afectan de uno u otro modo a los Puentes y Estructuras Afines. La Sección 2.402.1 describe los Factores que Determinan el Escurrimiento. Para caudales que escurren superficialmente, los diseños deben considerar su gasto máximo instantáneo, asociado a un Período de Retorno seleccionado considerando la importancia de la obra y de la carretera o Camino en que ésta se emplaza. La excepción la constituye el diseño de obra de retención de sedimentos en los cauces y la planificación de faenas de extracción de áridos, los que además deben considerar las series de caudales medios diarios. En el Tópico 2.402.2 se exponen los métodos recomendados en este Manual para calcular una crecida de Diseño distinguiéndose aquellos denominados: Directos, para lo que se requiere contar con estadísticas fluviométricas en una sección de control representativa del lugar en que se emplaza la Obra. Regionales, los que mediante procedimientos estadísticos adecuados permiten validar y/o extender información de corta duración en la cuenca de interés, a partir de datos registrados en otras cuencas cercanas de características similares. En casos extremos los métodos regionales pueden ser empleados también para cuencas sin información.


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3.1002.3 Junio 2002

Modelos Precipitación-Escorrentía, que hacen uso de las estadísticas Pluviográficas y Pluviométricas, normalmente en cuencas de tamaño moderado, que presentan caudales mayoritariamente derivados de las tormentas de lluvia; entre estos destacan en el estudio de las obras viales el llamado Método Racional y los que hacen uso del concepto del Hidrograma Unitario, en sus diversas versiones. En el Tópico 2.402.3 “Seguridad y Confiabilidad de Diseño”, se analizan los Conceptos de Riesgo del Diseño y Período de Retorno y en la Tabla 3.702.2.A se integran estos conceptos con el de vida útil de la obra, dando origen a una Tabla que ilustra la relación entre “Período de Retorno y Riesgo de Falla según Vida Util”. A partir de estos resultados y considerando la importancia de la obra y de la carretera en que ésta se emplaza, más las restricciones impuestas por una disponibilidad limitada de fondos para inversión, los países adoptan criterios mediante los cuales se definen los períodos de retorno a considerar en el diseño hidráulico de las obras viales, destinadas a cruzar ríos, esteros, quebradas con régimen impermanente, o bien, a asegurar el adecuado drenaje del resto de las obras viales y, en particular, en este Capítulo, las estructuras que se entierran bajo el nivel del terreno natural, para cruzar en distinto nivel otra carretera, camino, vía férrea, etc. A continuación se presenta la Tabla 3.1002.302.A, que extracta de la Tabla 3.702.2.B , del Capítulo 3.700 de este Volumen, el criterio normativo adoptado por la Dirección de Vialidad sobre esta materia para las obras de Puentes y Estructuras Afines. TABLA 3.1002.302.A PERIODOS DE RETORNO PARA DISEÑO Tipo de Obra Puentes y Viaductos (1) Alcantarillas (S>1,75 m²) o Hterrap. ≥10 m y Estructuras Enterradas (2) Alcantarillas (S<1,75 m²)

Defensas de Riberas

Tipo de

Período de Retorno (T, años) Vida Util Supuesta

Riesgo de Falla (%)

Ruta

Diseño(3)

Verificación(4)

(n; años)

Diseño

Verificación

Carreteras

200

300

50

22

15

Caminos

100

150

50

40

28

Carreteras

100

150

50

40

28

Caminos

50

100

30

45

26

Carreteras

50

100

50

64

40

Caminos

25

50

30

71

45

Carreteras

100

-

20

18

Caminos

100

-

20

18

-

* Carreteras: Autopistas, Autorrutas, Primarias

Caminos: Colectores, Locales, Desarrollo S = Sección útil de la alcantarilla (1) En el caso de viaductos el cálculo de caudales en crecida esta destinado a calcular la socavación en las fundaciones de las Pilas. Las socavaciones en Puentes y Viaductos deberán calcularse tanto para el período de retorno T de diseño, como para períodos de 5, 25, 50 y 100 años, para evaluar el peligro de socavación sísmica (PSS) establecido en el Tópico 3.1004.306 de la Sección 3.1004, Diseño Sísmico. (2 ) Las Alcantarillas de drenaje construidas bajo terraplenes de altura ≥ 10 m deben diseñarse para estos Períodos de Retorno, cualesquiera que sea su Sección. En esta misma categoría se clasificarán las estructuras proyectadas bajo el nivel del terreno natural circundante, destinadas al cruce desnivelado de dos vías. (3) Para la etapa de diseño de puentes y defensas de ribera, la revancha mínima asociada a la cota de aguas máximas para el período de retorno de diseño debe ser de 1,0 m. (4) Para la verificación hidráulica de Puentes se considerará que la revancha asociada a la cota de aguas máximas para el período de retorno de verificación puede reducirse a 0,30 m.


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3.1002.3 Junio 2002

Para la Verificación de Alcantarillas – Ver 3.703.301(2). Los Tópicos 2.402.4 al 2.402.12 desarrollan en detalle los Estudios de Frecuencia, Técnicas Estadísticas y Procedimientos destinados a determinar los caudales de Diseño bajo los cuales se deberán diseñar las Obras Viales. 3.1002.303 Los Procedimientos y Técnicas Hidráulicas. En la Sección 2.403 del Volumen Nº 2, Tópicos 2.403.1 al 4 se resumen los fundamentos de los conceptos asociados al cálculo hidráulico considerando escurrimiento crítico, uniforme y de flujo gradualmente variado, siendo este último aquel que normalmente se tiene en canales, fosos, etc, para los cuales se describen los métodos tradicionales de cálculo del Eje Hidráulico. Las materias relativas a Hidráulica Fluvial se desarrollan en el Tópico 3.707.2, según se cita en el numeral 3.1002.306 de esta sección. En los Tópicos 2.403.5 y 6 se tratan las Singularidades y las Estructuras Especiales (Alcantarillas y Puentes). En el Tópico 2.403.7, se abordan los Fenómenos de Transporte de Sedimentos, Procesos Fluviales y Métodos de Análisis, materias relacionadas directamente con el cálculo hidráulico del escurrimiento en cauces naturales y los procesos de Transporte de Sedimentos que estos inducen, materias relacionadas directamente con el dimensionamiento hidráulico de los Puentes, las socavaciones probables al pie de cepas y estribos, degradación del lecho, etc. Todas ellas se tratan desde el punto de vista del diseño en las Secciones 3.707 y 3.708 este Volumen. En la Sección 2.404 se definen los “Alcances de los Estudios de Hidrología y Drenaje”, en los distintos Niveles de Estudio: Preliminar, Anteproyecto y Estudio Definitivo, Sección que constituye un resumen de los fenómenos hidrológicos, hidráulicos e hidrogeológicos que se deben considerar en dichas etapas de estudio. Finalmente las Secciones 2.405 y 6 están dedicadas a ilustrar el tratamiento de algunos problemas típicos de Análisis Hidrológico y de Diseño Hidráulico, respectivamente. 3.1002.304 Estudios Topográficos para el Diseño Hidráulico de Puentes y Estructuras Afines. En el caso de los puentes los caudales de diseño influirán directamente en la determinación de la sección hidráulica útil que deberá proveer la estructura, determinando su longitud y en muchos casos influenciando la altura libre al fondo de vigas, en tanto que el nivel de aguas máximas y la velocidad de escurrimiento, influirán sobre la cota de fundación de estribos y cepas, según sea el material existente en el lecho y riberas del cauce. Consecuentemente la topografía a ejecutar debe describir perfectamente la forma, pendiente y accidentes del cauce, sus riberas y zonas adyacentes inundables durante las crecidas, es decir el cauce en planta, alzado, y con mayor detalle aún, ciertas secciones transversales, seleccionadas por el Especialista. 3.1002.304(1) Puentes y Viaductos.

En el caso de los viaductos sobre cursos de agua, en que la rasante se desarrolla a cotas muy superiores a las de las aguas máximas, la longitud de la obra no depende de aspectos relacionados con la capacidad hidráulica, sin embargo si existen pilas o cepas que se apoyan en terrenos afectados por las aguas, resulta indispensable determinar también el nivel máximo de las aguas y la velocidad de escurrimiento, variables que junto con el tipo de materiales en que ellas se fundan, determinan los fenómenos de socavación. 3.1002.304(2) Pasos Desnivelados y Pasarelas. En estos casos la topografía ejecutada para estudiar los

elementos del enlace o atravieso, normalmente en escala 1 : 500, será suficiente para estudiar también los problemas de drenaje. No obstante ello, en los pasos enterrados bajo el nivel de terreno natural siempre se deberá tratar de proyectar un drenaje gravitacional y ello puede requerir la prolongación del levantamiento hacia el punto de entrega. Sólo si el drenaje gravitacional resulta significativamente más costoso, o técnicamente impracticable, se procederá a estudiar un sistema de drenaje mediante elevación mecánica o un sistema mixto. Los pozos de infiltración sólo podrán ser considerados como alternativa en las Regiones I y II, dado su bajo nivel de precipitación, siempre que no exista napa subterránea y que las tasas de infiltración del suelo sean suficientemente altas como para asegurar el buen funcionamiento frente a la


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tormenta de diseño considerada, lo que deberá ser demostrado en la memoria correspondiente, avalada por ensayes de infiltración ejecutados en terreno. En ambos casos, (1) y (2), los estudios topográficos necesarios deberán quedar Referidos Geodésicamente mediante los procedimientos y Orden de Control Topográfico especificados en Tópico 3.1002.2 de este Capítulo. Se describen a continuación los estudios topográficos a ejecutar en los diferentes Niveles de Estudio, en lo relativo al cauce aguas arriba y aguas abajo de la estructura, ya que aquellos requeridos para el diseño estructural de la obra fueron cubiertos en 3.1002.2 3.1002.304(3) Topografía del Cauce Según Nivel del Estudio. En el Numeral 3.1002.204 se trató lo relativo a Levantamiento Topográfico para el estudio de emplazamiento de la estructura, corresponde aquí tratar los aspectos relativos a los estudios topográficos según el Nivel de Estudio, para caracterizar el cauce y poder predecir el comportamiento hidráulico del río o torrente durante las crecidas. 3.1002.304(3) a) Topografía del Cauce en Estudios Preliminares. Mediante el análisis de las Cartas IGM 1:25.000 ó 1:50.000 y el reconocimiento del terreno, se definirán las características del cauce en la zona de emplazamiento de Puente(s) o Viaducto(s) que se están estudiando. En primer lugar se debe analizar si el cauce presenta hacia aguas arriba, subcauces que independizándose del principal, pueden captar parte del caudal en las crecidas, con lo que el gasto a considerar en el diseño puede ser algo menor que el determinado sin considerar esta derivación; lo anterior inducirá la necesidad de estudiar una o más estructuras de descarga localizadas en los puntos en que los subcauces o brazos independientes del cauce principal, interceptan el camino en estudio. La localización de estas estructuras puede distar algunas decenas de metros o algunos cientos de metros del emplazamiento de la obra principal. Normalmente estos subcauces o brazos independientes suelen ser poco perceptibles si ellos operan para períodos de retorno sobre 10 años y al momento del reconocimiento del terreno están cubiertos de vegetación, sin embargo, el análisis detenido de las Cartas IGM y de las fotos aéreas del área puede ayudar a detectarlos. Eventualmente una Restitución Aerofotogramétrica apoyada en terreno, escala 1:5.000 o similar puede ayudar a precisar el diagnóstico correspondiente en esta etapa. En consecuencia, el levantamiento topográfico que se deberá especificar para el siguiente nivel de estudio, sea este de Anteproyecto o Proyecto Definitivo, deberá establecer la longitud a levantar hacia aguas arriba, para incluir el tramo en que se desprende el o los brazos de descarga, zona en que también se deberá ejecutar un estudio hidráulico para estimar el caudal derivado. Ahora bien, si el término de dicha zona, cuya longitud se define más adelante, está separada más de 1,5 veces el ancho medio (A m) del cauce principal respecto del inicio del tramo a levantar, que se especifica para cauces en que no se presenta esta situación, se definirán dos levantamientos independientes, ligados en coordenadas y cotas pero obviando el levantamiento de la zona intermedia. La longitud (L m) hacia aguas arriba y aguas abajo de la estructura, que se debe especificar para los levantamientos de cauces con un ancho medio de hasta 500 m, será: Lm = 5 · Am en que Am = Ancho Medio del cauce entre riberas y L m

(ec. 3.1002.304(3).1) ! 250

m

Para cauces con un A m> 500 m o con variaciones de ancho muy importantes, el Especialista deberá definir la longitud a levantar según corresponda. La longitud Lm se medirá por el eje del cauce principal, hacia aguas arriba y hacia aguas abajo a partir de la sección transversal del río en que se emplaza el puente. Si como se planteó precedentemente, existe aguas arriba un brazo que se desprende del cauce principal, el levantamiento de esa zona se extenderá hacia aguas arriba en la longitud señalada, a partir del inicio de la salida del subcauce y de igual modo a contar del término de ella, debiendo penetrar el


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levantamiento al menos 5 veces el ancho del subcauce a lo largo del mismo. El proyecto de la estructura de descarga requerirá también de los estudios hidráulicos correspondientes. El levantamiento que se está especificando se ejecutará distanciométricamente, (alternativamente mediante Restitución Aerofotogramétrica apoyada en terreno) haciendo estación en vértices del STC o en vértices de una poligonal derivada de él y cerrada contra él, la que podrá ser de un Orden de Control Secundario o Terciario, según se derive de un STC Primario o Secundario. (Ver 3.1002.203). Altimétricamente se extenderá una red de transporte de cota por una de las riberas, con Monumentos Auxiliares (Ver 2.307.303), si no se prevén obras de defensa en las riberas y con alguno de los tipos de monumentos (A o B) de la Lámina 2.307.302 . A, si se prevé el estudio y construcción de obras de defensa que deberán ser replanteados durante la ejecución de la obra. La nivelación será Geométrica de Precisión según se define en 2.311.3. Transversalmente el levantamiento deberá abarcar todo el ancho del cauce, definiendo claramente las riberas, mediante el fondo de cauce y coronamiento de éstas, en caso de tratarse de riberas de poca altura. En cauces encajonados, el levantamiento deberá alcanzar una altura tal que se asegure estar al menos 2,0 m por sobre el nivel de aguas máximas estimado en el Estudio Preliminar. Si las riberas son bajas y se prevé que el nivel de aguas máximas las superará, el levantamiento deberá extenderse en todo el ancho afectado por la inundación en crecida. En definitiva, el o los Planos de Planta se deberán ejecutar normalmente en escala 1 : 2.000, pero con curvas de nivel cada 1,0 m, salvo que el especialista defina otra escala en el Estudio Preliminar. El plano debe representar fielmente la forma del cauce, las islas existentes, las puntillas rocosas que puedan existir, la presencia de clastos de más de 10 m³ o acumulaciones de rocas de similar tamaño. De igual modo deberán mostrar las Obras Civiles existentes tales como bocatomas, defensas, etc., las que se representarán mediante esquemas detallados en planta, alzado y/o secciones transversales, en escalas adecuadas y con notas aclaratorias en que se describan materiales constituyentes y su estado. El plano de levantamiento se debe complementar con Secciones Transversales, levantadas distanciométricamente, normales al eje del cauce principal, las que serán al menos 5 hacia aguas arriba y 5 hacia aguas abajo de la Sección Transversal en que se prevé emplazar el Puente, es decir en total un mínimo de 11 secciones incluida la del Puente, la que también será normal al eje del cauce principal, aún cuando la estructura cruce el río en forma esviada respecto de la sección normal. La distancia entre las Secciones Transversales estará comprendida entre A m y 1,5·Am, empleándose un distanciamiento uniforme A m para cauces de ancho razonablemente uniforme, pudiendo en casos particulares distanciarse hasta 1,5· A m para representar de mejor forma los puntos en que se producen angostamientos o ensanches. Con el mismo objeto entre dos secciones consecutivas la distancia podrá ser menor que A m. En último término, cuando el Especialista lo estime necesario, especificará en el Estudio Preliminar un mayor número de secciones. Una vez definidas por el Especialista sobre la Carta IGM o la Restitución, la posición de las Secciones Transversales a levantar, se deberán materializar estaciones auxiliares de levantamiento debidamente ligadas al STC planimétrico y altimétrico que se está usando y desde ellas proceder al levantamiento del perfil, que deberá incluir todos los puntos requeridos para caracterizar en detalle la forma del cauce según esa sección. Las tolerancias para levantar los puntos de la Sección Transversal serán similares a las exigidas para los puntos de relleno de un levantamiento en escala 1:500 (Ver 2.313.207) debiendo observarse las siguientes restricciones: Angulo Vertical comprendido entre 85 y 115 g, determinado con un instrumento que permita leer a los 20 cc; lectura de la Distancia Inclinada limitada a 500 m si no se hace corrección por curvatura y refracción, pudiendo leer hasta 1.000 m si se incorpora esta corrección. Corrección del error de Indice si el instrumento presenta en ese momento este tipo de error. En las condiciones descritas la exactitud de las determinaciones permite limitar el error a ± 0,10 m, en posición y cota, para las condiciones extremas especificadas . En esta etapa, o en la de Estudio Definitivo si no se ejecuta un Anteproyecto, corresponderá ejecutar los Levantamientos y Perfiles Transversales especificados en la Etapa de Estudio Preliminar, etapa en que se habrá cubicado la 3.1002.304(3) b) Levantamiento Topográficos a Nivel de Anteproyecto.


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extensión de los trabajos con una razonable aproximación, en conformidad con los lineamientos generales allí establecidos, debidamente precisados por el especialista a cargo de esa etapa. Como labor de apoyo, el equipo topográfico deberá localizar por coordenadas los lugares en que se ejecuten ensay es de macrogranulometría. 3.1002.305 Análisis de la Características del Cauce. Desde el reconocimiento en la etapa de Estudio Preliminar, el especialista en Hidráulica Fluvial deberá clasificar el cauce atendiendo a los criterios expuestos en el Tópico 2.403.7 “Fenómenos de Transporte de Sedimentos, Procesos Fluviales y Métodos de Análisis”, lo que permitirá, clasificarlo como cauce Aluvial o de Lecho Móvil, correspondiente a los cauces arenosos, o como Cauce No Aluvial o de Lecho Fijo, o bien, una situación mixta. Con ello se podrán estimar los Coeficientes de Rugosidad según se expone en 3.707.104 para los cauces de Lecho Fijo y en 3.707.202 y 203 para estimar las pérdidas de carga en cauces de lecho móvil, correspondiendo el 3.707.202 a los Métodos Unidimensionales de Lecho Móvil y 3.707.203 a los Métodos Bidimensionales de Lecho Fijo. En los Niveles siguientes de estudio, Anteproyecto y/o Estudio Definitivo cuando el especialista cuente ya con planos topográficos de escala adecuada, y con el muestreo de los materiales que constituyen el lecho, según lo expuesto en 3.707.102 y 2.503.304, se seguirán afinando estos conceptos para así pasar a la etapa de cálculo del Eje Hidráulico que permitirá estimar alturas de escurrimiento en las Secciones Transversales levantadas y las velocidades de escurrimiento asociadas. 3.1002.306 Métodos de Cálculo Hidráulico Fluvial. Definidas las propiedades del lecho y conocidos los caudales solicitantes, para el Período de Retorno seleccionado, corresponde calcular el Eje Hidráulico, aplicando los conceptos y parámetros teóricos y empíricos que se exponen en detalle en Tópico 3.707.2. 3.1002.307 Métodos de Cálculo Mecánico Fluvial. En el Tópico 3.707.3 se describen los procesos de formación de ondas sedimentarias y de acorazamiento de un lecho fluvial, así como los métodos utilizados para su cuantificación. También se describen algunos métodos orientados a la determinación del gasto sólido de fondo y en suspensión, según el tipo de granulometría que constituye el cauce. Todo ello constituye la sustentación teórica del cálculo de la Socavación, fenómeno de primera importancia en el estudio de los puentes y/o viaductos. 3.1002.308 Métodos de Cálculo de la Socavación. El Tópico 3.707.4 expone las fórmulas y criterios recomendados en el Manual para estimar la Socavación Local al pie de pilas y estribos de puentes, así como la Socavación General del Cauce, indicando el campo de aplicación de las expresiones e ilustrando su uso mediante algunos ejemplos, materia que generalmente requerirá de la participación de especialistas experimentados. Conforme a lo que se señala en dicho Tópico, el especialista deberá estimar la socavación general del cauce y las locales al pie de estribos y cepas, para el período de retorno de diseño y para períodos de 5, 25, 50 y 100 años para puentes emplazados en Carreteras, y períodos de 5, 25 y 50 años para puentes emplazados en Caminos. De acuerdo a estos resultados, el proyectista podrá determinar el peligro de socavación sísmica (PSS) a que se hace referencia en el Tópico 3.1004.306 de la Sección 3.1004, Diseño Sísmico. 3.1002.309 Diseño de Obras de Defensas Fluviales. La Sección 3.708 de este Volumen aborda la definición, tipología, elementos constructivos, componentes de las Obras de Defensa Fluvial y los Procedimientos y Técnicas de Diseño Hidráulico de este tipo de obras. En lo especifico, las obras de defensa fluvial son aquellas obras destinadas a satisfacer alguno de los siguientes objetivos: -

-

Mantener una cierta capacidad de conducción de agua en un cauce Proteger estructuras, instalaciones, terrenos agrícolas, o poblados que puedan ser afectados por el escurrimiento. Desviar las aguas de un cauce para diversos usos. Modificar la hidrología natural de la cuenca, de modo de limitar el gasto máximo para un cierto período de retorno.


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En la Sección 3.708 se incluye una descripción de los distintos tipos de obras de defensa fluviales utilizadas frecuentemente para la protección de riberas y obras de infraestructura implantadas en cauces fluviales, las que a continuación se resumen en la siguiente enumeración: -

Defensas Longitudinales y Transversales de Riberas – 3.708.101(1) Protecciones de Cepas y Estribos de Puentes – 3.708.101(2) Protecciones Locales de Otras Obras – 3.708.101(3) Obras de Retención de Sedimentos en Cauces – 3.708.101(4)

Para cada una de ellas se describen los Elementos Constructivos Básicos (Enrocados, Gaviones, Elementos Prefabricados), los Elementos Componentes (Coraza, Fundación, Coronamiento, Talud, Terraplén de Respaldo, Zarpas o Dientes, Radieres, etc) para luego continuar con los Procedimientos y Técnicas de Diseño Hidráulico y con los Criterios Generales de Diseño de Obras Fluviales, los que se ilustran con Diseños Tipo de las diversas obras de defensa antes mencionadas. 3.1002.4

INGENIERIA BASICA - ASPECTOS GEOTECNICOS PARA PUENTES

3.1002.401 Requisitos Generales del Reconocimiento Geotécnico. Durante el desarrollo del Estudio Preliminar, basándose en Cartas de Pequeña Escala (IGM 1:25.000 ó 1:50.000), el Jefe de Proyecto y los Especialistas seleccionarán los corredores alternativos en los que se estima razonable y conveniente analizar posibles trazados. El especialista en geotecnia analizará dichos corredores haciendo uso de la cartografía disponible, fotos aéreas, levantamientos geológicos que puedan existir, etc. Con la información proporcionada por estos antecedentes, se procederá a reconocer el terreno, en lo posible simultáneamente con el resto de los especialistas, pero en especial en el caso de los puentes con el especialista en hidráulica y mecánica fluvial. De dicha visita de reconocimiento se pueden alcanzar conclusiones que aconsejen eliminar alternativas claramente inferiores en razón de problemas técnicos o por los altos costos que se les asocian, o bien, se pueden redefinir los emplazamientos preliminares, a la luz de la detección de emplazamientos especialmente favorables. Cumplida esta etapa, se redefinirán los corredores seleccionados y, por lo general, se procederá a ordenar la ejecución de una Restitución Aerofotogramétrica Apoyada en Terreno, en escala intermedia (1:5.000 ó 1:10.000) y eventualmente 1:2.000 si la complejidad de los problemas detectados así lo amerita. En este nivel de Estudio Preliminar normalmente no se consultan prospecciones, en consecuencia, el Especialista en Geotécnica deberá hacer su aporte basado en los antecedentes existentes y en las observaciones hechas en terreno, complementadas con su experiencia o conocimiento del área en que se emplazarán la o las estructuras. Los anteproyectos preliminares desarrollados sobre la restitución a escala intermedia, permitirán trazar ejes en planta y alzado que informarán de las alturas de rasantes, longitud de la estructura, alturas de cortes y terraplenes en los accesos etc., diseños que se realimentarán con los aportes de los distintos especialistas. Finalmente, al igual que el resto de los especialistas, el del área geotécnica procederá a definir en su área el tipo y cantidad de prospecciones, toma de muestras y ensay es a ejecutar en terreno en el siguiente nivel de estudios, dimensionándolos según se haya acordado con el Mandante, si la próxima etapa será de Anteproyecto o de Estudio Definitivo. En las próximas etapas, consecuentemente, el especialista del área trabajará con los resultados de dichas prospecciones, que podrán confirmar o rectificar las estimaciones previas; en este último caso surgirá la necesidad de complementar las prospecciones en la etapa siguiente, o en la misma etapa si es la definitiva. En todo caso es un hecho, que toda la inversión que se haga en prospecciones, racionalmente diseñadas y correctamente interpretadas, representa sólo una fracción pequeña de los costos en que se incurre durante la construcción al encontrarse realidades más desfavorables que las previstas y en caso


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contrario, si las prospecciones confirman condiciones de terreno mejores que las previstas, o ayudan a levantar incertidumbres, el diseño de la estructura podrá optimizarse, logrando así una estructura más económica. En lo que sigue de este Tópico, se exponen los procedimientos y recomendaciones generales que deben orientar el estudio geotécnico de las estructuras que corrientemente se requieren para las Obras Viales. En aquellos casos de estructuras singulares o de especial complejidad, se deberán desarrollar los TRE que complementen lo aquí expuesto.

3.1002.402 Información Pertinente Contenida en Otros Volúmenes del Manual. El Volumen Nº 2 del Manual de Carreteras presenta, en el Capítulo 2.500 “Ingeniería Básica – Aspectos Geotécnicos”, las Secciones que se indican a continuación, cuyo contenido es aplicable a Puentes y Estructuras, por lo que solamente será completado para incluir aspectos específicos no cubiertos por dichas Secciones. SECCION 2.502

ESTUDIOS DE GABINETE EN BASE A ANTECEDENTES EXISTENTES

2.502.1 2.502.2 2.502.3 2.502.4 2.502.5

INFORMES GEOLOGICOS INTERPRETACION DE FOTOS AEREAS PLANOS AGROLOGICOS PLANOS TOPOGRAFICOS INFORMES GEOTECNICOS EXISTENTES

SECCION 2.503

ESTUDIO EN TERRENO

2.503.1 2.503.2 2.503.3

RECONOCIMIENTO DE SUPERFICIE RECONOCIMIENTO DEL PERFIL ESTRATIGRAFICO ENSAYES EN SITIO

SECCION 2.504

ENSAYES DE LABORATORIO

2.504.1 2.504.2 2.504.3 2.504.4 2.504.5

NORMAS DE PROCEDIMIENTO PROPIEDADES INDICES DENSIFICACION PROPIEDADES MECANICAS E HIDRAULICAS CANTIDADES DE MUESTRAS

SECCION 2.505

ESTUDIOS GEOTECNICOS ESPECIALES

2.505.1 2.505.2

CORTES TERRAPLENES

3.1002.403 Frecuencia y Localización de la Exploración. La exploración del subsuelo deberá ser programada por el especialista geotécnico y el proyectista con el fin de obtener la información necesaria para el diseño y construcción de las fundaciones, con un número suficiente de sondajes, penetraciones con cono y/o calicatas para establecer el perfil estratigráfico longitudinal del suelo y, en casos especiales, transversal. En ciertas ocasiones es conveniente complementar la exploración mediante perfiles sísmicos, en especial cuando se desea prospectar las características en profundidad de un afloramiento de roca, o definir la topografía del contacto suelo-roca. Estos perfiles deben ser refrendados con sondajes o calicatas que alcancen la roca. Dependiendo de la naturaleza y longitud del Puente o de la Estructura y del grado de conocimiento del suelo en base a estudios previos, se determinará el número mínimo de puntos a prospectar, teniendo en consideración la posibilidad de complementarla con prospecciones adicionales, de acuerdo a los resultados que se vayan obteniendo. Ello obliga al proyectista o al especialista geotécnico a mantener un seguimiento cercano de los avances de la exploración con el fin de introducir oportunamente los cambios que sean pertinentes. En las Tablas 3.1002.403.A y 3.1002.403.B se establece el número de prospecciones recomendable para Puentes y Estructuras, respectivamente (se exceptúan Puentes con grandes luces o que requieran estructuraciones especiales y complejas).

MOP – DG OP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE_________________________________________________________________

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TABLA 3.1002.403.A PROSPECCIONES RECOMENDABLES EN PUENTES Longitud del Puente (L) (m)

Número de Prospecciones Según Longitud del Puente

L ≤ 10 10 < L ≤ 30

1 2

30 < L ≤ 60 1 Tramo 2 Tramos

2 3

60 < L ≤ 200 2 Tramos 3 Tramos 4 Tramos 5 Tramos

3 3 3 4

200 < L ≤ 400 5 Tramos 6 Tramos 7 Tramos 8 Tramos 9 Tramos

4 4 5 5 6

400 < L ≤ 600 9 Tramos 10 Tramos 11 Tramos 12 Tramos 13 Tramos

6 6 7 7 8

*Dos prospecciones: si se requieren 2 o más sondajes, se hace uno en c/estribo

TABLA 3.1002.403.B PROSPECCIONES RECOMENDABLES EN EL RESTO DE LAS ESTRUCTURAS Tipo de Estructura

Número de Prospecciones Recomendables

Muros de Contención

1 cada 50 m

Localización Recomendada

x Cajones o Trincheras 1 vano

1 cada 50 m (alternadamente)

50 m

x x

Cajones o Trincheras 2 vanos

50 m

x

x

Eje Muro o Pila

x

Eje Muro o Pila

2 cada 50 m

Muro o Pila Central 50 m

x Pasarelas

Eje Muro o Pila

1 cada 50 m

50 m

x

x

Eje Muro o Pila

En su longitud de desarrollo.

Lo indicado en las Tablas 3.1002.403.A y 3.1002.403.B son recomendaciones que pueden variar dependiendo del grado de certidumbre geotécnica que se tenga de la zona o con los antecedentes que establezcan los estudios previos establecidos en la Sección 2.502 del MC-V2, para lo cual, el especialista debe presentar un plan de prospecciones, el que debe ser aprobado expresamente por la Dirección de Vialidad.


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La localización de las prospecciones se efectuará teniendo en cuenta la información recopilada según se establece en 2.502 y del reconocimiento detallado del sitio de emplazamiento del Puente o la Estructura, lo que puede dar origen a una localización de las prospecciones a lo largo del eje uniformemente distribuida o bien asimétrica.

3.1002.404 Profundidad de la Exploración. La profundidad de la exploración quedará definida por la zona de suelo comprometida por las fundaciones, teniendo en consideración que las luces de las estructuras y, por tanto, las solicitaciones sobre las fundaciones, pueden modificarse durante el desarrollo del proyecto. 3.1002.404(1) Fundaciones Directas . Para fundaciones directas la exploración debe extenderse por debajo del sello de fundación previsto, hasta alcanzar las profundidades establecidas en la Lámina 3.1002.404(1) . A. Se exceptúan casos en los que a profundidades menores se alcance suelo competente como por ejemplo roca, gravas muy compactas, suelos con cementación, etc., en cuyo caso y siempre que se avale la continuidad en profundidad de dichos suelos, la exploración podrá detenerse al inicio de ellos. Para todo efecto, incluida la definición de la profundidad de exploración, el sello de fundación corresponde al nivel de apoyo de las zapatas, independientemente de si se utiliza un mejoramiento del suelo por debajo de dicho sello. 3.1002.404(2) Fundaciones Profundas. Para fundaciones profundas, tales como pilotes o pilas de fundación, la exploración debe extenderse bajo el nivel previsto para la punta de los pilotes o bajo el sello de fundación de las pilas un mínimo de 7 m, ó bien 3 veces el diámetro de la punta del pilote o 3 veces el lado menor de la fundación de la pila, utilizándose el mayor valor que resulte al aplicar ambos criterios. Cuando la punta de los pilotes o el sello de fundación de las pilas se encuentre apoyado en roca se deberá penetrarla un mínimo de 3 m para asegurar que no se trate de un gran clasto. En ocasiones, cuando se requiera que la fundación profunda penetre en roca, se deberá explorar toda la longitud de penetración prevista en el caso de fundaciones en tracción, agregándose una penetración adicional igual a 3 veces el diámetro o el lado menor de la fundación si está sometida a compresión. Para grupos de pilotes o pilas de fundación la exploración se extenderá bajo la punta de los pilotes o el sello de fundación de las pilas previsto para el grupo, en una longitud mínima, D E, dada por la Tabla 3.1002.404(2).A, o bien hasta un mínimo de 7m, utilizándose el valor mayor que se obtenga al aplicar ambos criterios.

TABLA 3.1002.404(2).A PENETRACION DE LA EXPLORACION BAJO LA PUNTA O SELLO DE FUNDACION PARA GRUPOS DE PILOTES O PILAS S/D

DE

4 3,0 2,5

3,0 D 4,5 D 5,3 D

≥

en que:

S = menor distancia entre ejes de pilotes o pilas de fundación contiguas. D = diámetro de la punta del pilote o lado menor de la fundación de la pila. DE = penetración de la exploración; si D E < 7 m, usar D E = 7 m.

Las profundidades de exploración establecidas en los Numerales precedentes podrán reducirse de acuerdo al grado de certidumbre geotécnica que se tenga en la zona o con los antecedentes que establezcan los estudios previos establecidos en la Sección 2.502 del Volumen Nº 2 del Manual de Carreteras. De hecho, para el caso de Estructuras, la práctica normalmente utilizada en suelos no conflictivos es acoplar los estudios previos establecidos en la Sección 2.502 con exploraciones en base a calicatas de 4 a 6m de profundidad, que no necesariamente cumplen con las profundidades mínimas establecidas en los Numerales precedentes, todo lo cual se complementa con algunos sondajes o calicatas más profundas para validar la continuidad estratigráfica en profundidad. La programación de las profundidades de fundación establecidas en los Numerales precedentes requerirá al menos una definición preliminar del tipo y dimensiones de la fundación basándose en los Estudios Preliminares indicados en la sección 2.502 y lo expuesto en 3.1002.401. En todo caso la


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programación de la exploración deberá contar con la participación del proyectista y del especialista geotécnico.

3.1002.405 Ensayes en Sitio. En los Tópicos 2.503.2 y 2.503.3, de la Sección 2.503 del MC-V2, se describen los ensayes en sitio destinados a caracterizar las propiedades mecánicas e hidráulicas del suelo prospectado, tales como, pruebas de carga con placa, permeabilidades, medidas de densidad, ensay es de penetración, etc. Las pruebas de carga con placas se hacen para evaluar la rigidez y la capacidad de soporte del suelo y pueden realizarse contra el fondo de la perforación de una calicata o contra las paredes de la misma. Los ensayes de permeabilidad pueden ser ejecutados tanto en calicatas como en sondajes, y permiten cuantificar con relativa precisión el coeficiente de permeabilidad del terreno. Pueden ser del tipo de agotamiento, si la perforación tiene su fondo bajo el nivel estático de la napa, y de infiltración, si el nivel del agua subterránea está bajo el fondo de la perforación. Los ensayes de penetración persiguen determinar las características mecánicas de los suelos prospectados. El ensaye de penetración más usado es el de penetración estándar (cuchara normal o "SPT") realizado en sondajes, que se encuentra descrito por la norma AASHTO T206, y que permite además obtener una muestra perturbada del suelo comprometido. Este ensay e, que es aplicable a suelos arenosos exentos de grava que supere un tamaño superior a 12 mm (1/2”), está desarrollado especialmente para ser usado en arenas, dado que hay buenas correlaciones entre la densidad relativa de éstas y los resultados de la prueba. Las correlaciones existentes entre este ensay e y los suelos finos, tales como limos o arcillas, presentan dispersiones importantes que obligan a usar sus resultados con cautela. El ensaye de cono dinámico es un ensaye de penetración, que permite tener una idea cualitativa de la compacidad o consistencia de un suelo, o para extrapolar en forma confiable la información que pueda obtenerse de un sondaje convencional (ver Numeral 2.503.205 del MC-V2). Estos ensay es, que son similares al de la cuchara normal (SPT), pero con conos de 50 mm de diámetro y un ángulo de 60º en la punta, seguido por un cilindro o fuste del mismo diámetro y 10 mm de altura, se realizan contabilizando el número de golpes necesarios para hincar el cono en 30 cm. La masa es de 140 lbs de peso y cae libremente desde 75 cm de altura. El ensaye de cono portátil de penetración dinámica consulta el hincamiento de una punta cónica de 20mm de diámetro mediante golpes de un martinete de 8 kgf de peso en caída libre desde 57,5 cm de altura. Se registra el avance del cono en cada golpe, obteniéndose trazos lineales cuya pendiente es un índice de la capacidad de soporte dentro de todo el espesor de estrato homogéneo. El índice de penetración D (mm/golpe) está relacionado al valor CBR por una ecuación de regresión (ver Numeral 2.503.206 del MC-V2). El ensaye de penetrómetro estático consiste en el hincado en el terreno de un cono mediante presión estática y es usado para evaluar cuantitativamente la consistencia o compacidad de suelos finos o arenas que no presenten gravas (ver Numeral 2.503.207 del MC-V2). A la lista de ensayes en sitio recién enumerados, se agrega en el Numeral 2.503.208 el ensaye presiométrico, desarrollado en Francia por el ingeniero Luis Menard 1 que consiste en una sonda cilíndrica que se dilata radialmente en contra de las paredes del suelo en un sondaje. La dilatación se logra aplicando presión hidráulica, mientras que las deformaciones radiales del suelo se miden a través del cambio de volumen experimentado por la sonda. El ensay e permite obtener la capacidad de soporte y asentamientos en fundaciones directas, siendo también aplicable a fundaciones profundas para obtener capacidades de soporte y constantes de balasto de interacción horizontal entre la fundación y el suelo. En la Lámina 3.1002.405 . A se presenta esquemáticamente la sonda presiométrica y los elementos de medición de presión y cambio volumétrico que se instalan en la superficie del terreno.

1

“El Presiómetro Luis Menard, Reglas de Utilización de Técnicas Presiométricas y Análisis de Resultados para el Cálculo de Fundaciones”, Técnicas Luis Menard, Centro de Estudios Geotécnicos de Paris, 16 Avenue Sadi Carnot - Saulx - Les- Chartreux (91), Publicación Nº 117-91163.


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El ensaye presiométrico es aplicable a una amplia gama de suelos, desde depósitos finos blandos hasta rocas blandas, en los que puede o no estar presentes niveles de napa. La utilización del presiómetro elimina la necesidad de obtener muestras inalteradas para ser ensayadas en el laboratorio, lo que constituye una gran ventaja en suelos difíciles de muestrear, como por ejemplo arenas y gravas arenosas con cementación baja a nula. En la Tabla 3.1002.405.A se indica el rango ideal para el diámetro de la cavidad practicada con el sondaje en función del diámetro de la sonda presiométrica utilizada en el ensay e.

TABLA 3.1002.405.A RANGO DE DIAMETROS DEL SONDAJE VERSUS DIAMETRO DE LA SONDA PRESIOMETRICA Diámetro de la sonda Rango ideal presiométrica Diámetro cavidad del sondaje (mm) (mm) Mín Máx 32 44 58 72-74

34 46 60 74

38 52 66 80

El ensaye está normado según la Norma ASTM D 4719-87 (r eapproved 1994), bajo el título “Standard Test Method for Pressuremeter Testing in Soils”. En la Tabla 3.1002.405.B Ensayes en sitio se indica un detalle de los principales ensayes utilizados en estudios geotécnicos para puentes, su mejor aplicación, su no aplicabilidad y las propiedades que permiten determinar.

TABLA 3.1002.405.B ENSAYES EN SITIO Mejor Aplicación

Tipo de Ensaye Ensaye de penetración estándar (SPT)

Arena

Ensaye de penetración dinámica (cono dinámico)

Arena y grava

Ensaye de penetración e stática (cono estático)

Arena, limo y arcilla

Ensaye molinete o veleta

(**)

Ensaye presiométrico

Ensaye con placa de carga y ensaye con barrena helicoidal

Arcilla Roca blanda, arena, grava y suelos f inos Arena, arcilla y gravas

No Aplicable Para Grava gruesa

Propiedades que Permite Determinar

(*)

- Evaluación cualitativa de la compacidad. - Comparación cualitativa de la estratificación del subsuelo. Arcilla - Evaluación cualitativa de la compacidad. - Comparación cualitativa de la estratificación del subsuelo. - Evaluación continua de la densidad y resistencia de las arenas. - Evaluación continua de la resistencia al corte no drenada en arcillas. Todos los demás - Resistencia al corte no suelos drenada. Arcillas blandas - Capacidad de carga y sensibles compresibilidad. - Se puede estimar K o in - situ. - Módulo de deformación. - Módulo de reacción de la subrasante. - Capacidad de carga.

(Tabla continúa)

MOP - DGOP - DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE__________________________________________________________________

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TABLA 3.1002.405.B ENSAYES EN SITIO (CONTINUACION) Mejor Aplicación

Tipo de Ensaye Ensaye con dilatómetro de placa plana

Arena y Arcilla

No Aplicable Para

Propiedades que Permite Determinar

Grava

- K0,razón de preconsolidación, módulo de deformación y resistencia al corte Ensaye de permeabilidad Arena y Grava - Evaluación del coeficiente de permeabilidad (*) Las correlaciones existentes entre este ensaye y los suelos finos, tales como limos y arcillas presentan dispersiones importantes que obligan a utilizar sus resultados con cautela (**) Se debe comparar con otros ensay es (e j., triaxial o corte directo). K0 : Coeficiente de empuje en reposo del suelo.

3.1002.406 Ensayes de Laboratorio. En la Sección 2.504 del MC-V2 se describen los ensay es de laboratorio para determinar las propiedades índices, mecánicas e hidráulicas del suelo prospectado. A los tipos de ensayes triaxiales allí descritos se agrega aquí el triaxial cíclico en la modalidad consolidado sin drenaje, el que permite definir la resistencia y rigidez de suelos sometidos a solicitaciones sísmicas. El ensaye consiste en consolidar la muestra para posteriormente aplicar, en condiciones no drenadas, entre 20 a 30 ciclos de esfuerzo desviador con amplitud ± σd, registrando las deformaciones axiales y la evolución de las presiones de poros en caso que se trate de suelos saturados. Después de 30 minutos de terminada la etapa cíclica y manteniendo en todo momento la probeta con las válvulas de drenaje cerradas, se aplica el esfuerzo desviador monotónicamente creciente hasta alcanzar la falla (triaxial convencional). Ello permite evaluar la magnitud de la degradación de la resistencia y rigidez del suelo provocada por la solicitación cíclica (sísmica). El ensaye está normado por la Norma ASTM D5311-92 bajo el título “Standard Test Method for Load Controlled Cyclic Triaxial Strength of Soils”. A través de los ensayes en sitio y de laboratorio es posible estimar la resistencia al corte y las constantes elásticas de los suelos que se están prospectando. En la Tabla 3.1002.406.A C onstantes Elásticas de Diferentes Suelos se indican rangos de valores típicos para el módulo de deformación (Es) y el módulo de Poisson, para diferentes tipos de suelos, además de la estimación de E s a partir de N (resistencia del ensaye de penetración estándar), a partir de S u (resistencia al corte no drenada) y a partir de qc (resistencia del ensaye de penetración de cono estático).

TABLA 3.1002.406.A CONSTANTES ELASTICAS DE DIFERENTES SUELOS

Tipo de Suelo

Rangos de valores típicos Módulo de Deformación, Es(MPa)

Módulo de Poisson, Carga drenada (adimensional)(*)

Arcilla: Blanda sensible

2,4 – 15

Medianamente rígida a rígida

15 – 50

Muy rígida

50 - 100

Estimación de Es a partir de N

υ

0,35

Tipo de Suelo Limos, limos arenosos, mezclas levemente cohesivas

2

Es (Kg/cm )

(1)

Arenas limpias finas a medias y arenas levemente limosas

(1)

Arenas gruesas y arenas con poca grava

(1)


EDICIÓN 2018



3.1002.4 Junio 2007

TABLA 3.1002.406.A CONSTANTES ELASTICAS DE DIFERENTES SUELOS (CONTINUACION)

Poisson, υ , Carga drenada (adimensional)(*)

Loess

Rangos de valores típicos Módulo de Deformación, Es(MPa) 15 – 60

Limo

5 - 50

0,30

Tipo de Suelo

Arena fina: Suelta Medianamente Densa Densa Arena : Suelta Medianamente Densa Densa Grava: Suelta

(*)

Tipo de Suelo

Es (MPa)

Arcilla blanda sensible

40 Su – 100 Su

Arcilla medianamente rígida a rígida

150 Su-240 Su

Arcilla muy rígida

300 Su -400 S u

0,30

7,5 – 10

0,30

10 – 35

0,30

35 - 50

0,30

10 – 25

0,30

25 – 50

0,30

50 – 75

0,30

25 – 75

0,30

Medianamente Densa

75 – 100

0,30

Densa

100 - 200

0,30

υ

Estimación de Es (MPa) a partir de S u (MPa)

Módulo de

Estimación de Es (MPa) a partir de qc (MPa) Suelos arenosos

4q c

= 0,50 para carga no drenada en todos los casos

Su : Resistencia al corte no drenada (MPa). qc (1) ES Es σV0

C

: Resistencia del ensaye de penetración de cono (MPa). =

3,2 ⋅ C ⋅ ( σ V0 ) 2

: Módulo de deformación del suelo a la profundidad Z, bajo la superficie del terreno, en Kg/cm . 2

: Tensión efectiva vertical inicial a la profundidad Z antes de efectuar las excavaciones, en Kg/cm . : Coeficiente empírico que depende del tipo de suelo y del valor del índice de penetración estándar, Nspt (sin corregir), a la profundidad Z. Ver Lámina 3.1002.406.A.

Esta formulación no es aplicable a los suelos gravosos, en los que el índice de penetración no es un parámetro representativo.

3.1002.407 Contenido del Informe Geotécnico. El informe geotécnico debe entregar todos los antecedentes necesarios para el proyecto estructural de la obra, entre los que se señalan los siguientes: -

Descripción geológica, o bien, un estudio geológico de la zona de emplazamiento de la obra, cuando el especialista geotécnico considere que ello es necesario. Antecedentes geotécnicos que se hubiesen recopilado, según lo indicado en la Sección 2.502 del MC-V2 y los obtenidos con la exploración de suelos efectuada para la obra, incluyendo los ensay es de laboratorio


EDICIÓN 2018

VALORES DEL COEFICIENTES C, SEGUN HOUGH

3.1002.406.A Junio 2007

EDICIÓN 2018


-

-


3.1002.6 Junio 2013

y de terreno ejecutados. Se deberá explicitar el valor de los parámetros del suelo utilizados en la definición de las bases de diseño de las fundaciones. Planta y perfil longitudinal del terreno en el eje del puente o de la estructura, donde se represente la ubicación y cotas de los puntos prospectados y el perfil estratigráfico obtenido. La cota de los puntos prospectados deberá estar amarrada al sistema de cotas del levantamiento topográfico. Tipo y cotas de fundación, incluyendo alternativas de sistemas de fundación, mejoramiento del suelo bajo las fundaciones, sistemas de precarga, etc., si ello fuere pertinente. Cuando se requiera el uso de pilotes, el informe lo deberá explicitar. Tensiones de contacto admisibles para fundaciones directas, carga admisible de compresión y tracción para fundaciones profundas y constante de balasto para solicitaciones estáticas y sísmicas. Para el caso de suelos finos saturados y en tanto ello fuera relevante para la estructura, se entregará el desarrollo en el tiempo de los asentamientos por consolidación. Pesos unitarios y parámetros de resistencia al corte, para determinar empujes de tierras, resistencia al deslizamiento, resistencia pasiva, diseño de anclajes y estabilidad de taludes y terraplenes cuando ello fuere pertinente, tanto para condiciones estáticas como sísmicas. Empujes sobre pilotes emplazados en torno a taludes de terraplenes sobre suelos blandos. Definición del suelo de fundación de acuerdo con la clasificación de la Tabla 3.1004.308.B. Especificaciones técnicas especiales que fuera necesario explicitar, para que se cumplan las bases de diseño establecidas en el informe geotécnico.

3.1002.5 INGENIERÍA BÁSICA – ASPECTOS DE DEMANDA Y CARACTERÍSTICAS DEL TRÁNSITO

Estas materias que normalmente serán estudiadas como parte del proyecto integral de la Carretera o Camino, se desarrollan en detalle en el Capítulo 2.600 del MC-V2. Ellas influirán en la selección de la Sección Transversal que se deberá adoptar para la calzada de los puentes, viaductos y atraviesos. Dado que las cargas móviles que circulan por los caminos del país están limitados por ley, y los tonelajes máximos quedan cubiertos por el vehículo tipo de diseño, éste no será un problema en los caminos públicos bajo la tuición de la Dirección de Vialidad. Los casos particulares de cargas especiales que deben requerir autorización para transitar deben ser abordados mediante las exigencias que se hacen respecto de los vehículos en que ellas van a ser transportadas. Se hace notar en todo caso a los Proyectistas, que para ciertos proyectos que les pueden ser encomendados por particulares, en especial las empresas de la gran minería, son frecuentes los vehículos tipo “fuera de carreteras”, los que requerirán un estudio especial que no está tratado en este Capítulo. 3.1002.6 INGENIERÍA BÁSICA – ASPECTOS AMBIENTALES Y DE MITIGACIÓN DE IMPACTO

El tratamiento integral de las materias ambientales y de mitigación se aborda en el MC-V9, Estudios y Criterios Ambientales en Proyectos Viales. En el Capítulo 2.700 del MC-V2 se presenta una síntesis de los principales aspectos relacionados con el tema.


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EDICIÓN 2018



SECCION 3.1003 DISPOSICIONES Y RECOMENDACIONES DE DISEÑO

Los puentes en Chile se diseñarán ciñéndose a las disposiciones de la Norma AASHTO, “Standard Specifications for Highway Bridges, 17th Edition, 2002". En la presente Sección y en la siguiente 3.1004, Diseño Sísmico, se incorporan recomendaciones y criterios que la práctica chilena ha desarrollado en los últimos años y que han permitido un buen comportamiento de las estructuras frente a los eventos naturales. La aplicación de las disposiciones de la norma “AASHTO LRFD Bridges Design Specifications” en su 6a Edición 2012 y posteriores también es una alternativa considerada por la Dirección de Vialidad, conforme se establece en el Numeral 3.1001.401. Las disposiciones y recomendaciones incluidas en estas secciones son, en general, complementaciones, aclaraciones y/o interpretaciones de aquellas disposiciones de la Norma AASHTO que no concuerdan exactamente con la experiencia chilena. De igual modo, se aclaran aspectos de la norma que, por sustentarse en la experiencia norteamericana, no son aplicables a la situación chilena (por ej. la zonificación sísmica del país). Se incluyen además, recomendaciones y criterios de diseño complementarios, que en los últimos años han sido aplicados por la Dirección de Vialidad. El alcance de los temas que se abordan en la presente Sección y en la siguiente de Diseño Sísmico, se limitará a puentes, viaductos, pasos desnivelados, pasarelas peatonales y obras afines, con tramos con luces libres no mayores de 70 m (estructuras menores y medianas). No se incluirán puentes con tramos que presenten luces sobre 70 m (estructuras mayores) y de tipologías especiales, tales como puentes en arco, atirantados, colgantes, etc. En estos casos, y en aquellos en que existan problemas estructurales complejos que superen los alcances del Manual de Carreteras, se requerirá la participación de Especialistas que deberán justificar los criterios de diseño y procedimientos empleados. No se contemplan en el presente capítulo disposiciones para los puentes militares, de madera o de mampostería y/o sillería. Estos últimos son de competencia regional y serán considerados como puentes provisorios. De igual modo, no se contemplan recuperaciones de estándar de diseño y cambios de estándar de puentes existentes, los que darán origen al desarrollo de TRE que consideren las particularidades de cada caso y que, en los aspectos de diseño, podrán apoyarse en las recomendaciones incluidas en las presentes secciones. No obstante lo señalado, en el diseño de puentes, pasos desnivelados y pasarelas, podrán utilizarse análisis racionales alternativos a los aquí establecidos, basados en teorías y ensayes aceptados y probados por la práctica profesional. En tal caso se deberá tener en cuenta que cualquiera modificación a las disposiciones establecidas en el presente documento, entiéndase complemento o sustitución, sean éstas totales o parciales, deberán ser aprobadas previamente por la Dirección de Vialidad, para lo cual se deberá presentar una proposición escrita con los antecedentes técnicos de respaldo. 3.1003.1

ASPECTOS GENERALES DEL DISEÑO

3.1003.101 Secciones Transversales Tipo d e Puentes. En la definición de la sección tipo del puente se deberá tener en cuenta, parámetros tales como: lugar de emplazamiento del puente (puentes rurales o urbanos), ancho de la plataforma del camino donde se emplaza, longitud total del puente, categoría del camino (Autopista, Autorruta, Primario, Colector, Local y Desarrollo) y el tránsito previsto para el año horizonte de diseño.

Las disposiciones referentes a la sección transversal tipo de los puentes también serán aplicables a los pasos sobre nivel o superiores, según se definen en el Numeral 3.1003.102(2). El ancho de calzada mínimo de un puente con dos pistas para tránsito bidireccional o unidireccional será de 10,0 m, salvo en los puentes urbanos, en que el ancho mínimo de la calzada será de 8,0 m. El tablero del puente deberá mantener el ancho total de la plataforma, a nivel de rasante, del camino o calle donde se emplaza, exceptuando el ancho del SAP. En ningún caso se podrá disminuir las dimensiones de la o las pistas del camino y sus bermas. Sólo en puentes emplazados en caminos locales o de desarrollo, se permitirán reducciones del ancho de las bermas. En el caso de puentes mayores con longitudes totales superiores a 200 m, se podrán aceptar anchos diferentes a los establecidos, apoyados en


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EDICIÓN 2018

VOLUMEN N°3 Instrucciones y Criterios de Diseño

MANUAL DE CARRETERAS 3.1003.1 Marzo 2016

consideraciones económicas o de ot ro tipo debidamente justificadas por el p royectista, las que deberán ser aprobadas por la Dirección de Vialidad. Puentes de simple vía o de anchos de tableros menores que los señalados se podrán diseñar sólo para casos muy justificados, y d eberán contar con la aprobación previa de la Di rección de Vialidad. En el caso de puentes de simple vía, el an cho mínimo de la calzada será de 4,50 m. El empleo de una sección transversal como la señalada se reserva para cami nos locales o de desarrollo, con velocidades de proyecto inferiores a 50 km/h y con una baja proyección de crecimiento futuro. En el caso d e pa sos superiores e n ramales de enl ace, que no rmalmente se asoci an a u na planta en curva, los anch os del table ro coincidirán con los de la plataform a del ram al a nivel de ra sante, considerando lo expue sto en el Numeral 3.404.306, Anch os de Cal zadas en Ramale s de Gi ro, cu yo resumen se presenta en la Tabla 3.404.306(2).A. En pu entes urbanos, o a quellos rurales de una lo ngitud total superi or a 40 m, que ori ginen flujos relevantes de p ersonas o bicicletas, la se cción tipo d el pue nte de berá considerar u n á rea de protección para peatones y ciclovías, la que deberá estar físicamente segregada con barreras. En aquellos puentes rural es d e lon gitud igual o inf erior a 4 0 m , en gen eral, se rá suficiente co nsiderar u n área d e protección, la que deberá estar demarcada mediante línea blanca longitudinal continua en el eje, segregada mediante tachas rojas, y con una demarcación achurada en diagonal a 45º. De igual modo, se dispondrán estas áreas en los p uentes donde se desarrollen actividades turísticas tales como pesca, mirador turístico, etc. El anch o de ellas se definirá d e acue rdo con el flujo peatonal previsto, con un m ínimo de 1,5 m, pudiéndose reducir hasta 1,0 m en ca sos muy ju stificados, previa autorización de la Di rección de Vialidad; en el caso d e servir tamb ién como ci clovía, el men cionado ancho no po drá ser infe rior a 1,50 m. Si l as condiciones del entorno y el siste ma de a ctividades ori ginan flu jos relevante s sim ultáneos de ciclistas y peatones en ambos sentidos, se considerará un ancho mínimo de 2,4 m. Se debe rán efectuar la s seg regaciones que corresponda de lo s vehícul os motorizados en relación con los ci clistas/peatones, según se in dica en el M C-V4, colocando, cuand o corre sponda, segregación física (barreras) entre ambos. En este caso, la baranda que se colocará en el borde externo del tablero será del tipo peatonal simple o reforzada, de acuerdo con la Lámina 4.606.002. En los puentes sin pasillos y en sus a ccesos inmediatos, los límites de la cal zada vehicular se demarcarán c on líneas de borde c on tachones bajos r eflectantes, que adviertan al conductor si invade la zona de bermas. En la Tabl a 3.1003.101.A se m uestran los anchos mínimos de los tabl eros para pue ntes y pasos superiores, distinguiéndose el lu gar de emplazamiento de la estructura, y en el caso de las zona s rurales, la longitud de ésta. Las dimensiones transversales del tablero se expresan en rel ación con el ancho de la pl ataforma del camino o carretera donde se emplaza. La geometría de l a plataforma del camino se define según los criterios establecidos en la Tabla 3.201.5.C. En la Lámina 3.1003.101.A se muestra la disposición del tablero de un puente o paso superior con los principales elementos que definen su ancho. La Dirección de Vialidad se reserva el derecho de exigir secciones de estructuras mayores que los mínimos establecidos, en aquellos ca sos en que la s características del trazado o d e los trán sitos lo recomienden, así co mo también, el de recho de a utorizar secciones especiales para puentes de l ongitud o luces excepcionales.

MOP-DGOP-DIRECCIÓN DE VIALIDAD-CHILE _____________________________________________________________________

EDICIÓN 2018

3.1003.101.A Septiembre 2006

(1)(2)

(1)(2)

Ancho Tablero = ap + 2 • (abv + b + abp) Si ap ≤ 10, se considera ap = 10,0 m

Ancho Tablero = ap + 2 • abv Si ap ≤ 10, se considera ap = 10,0 m

ap =

Ancho en metros de la plataforma del camino en los accesos del puente incluyendo calzadas y bermas con las áreas de protección peatones/ciclistas si corresponde , medianas, bermas, y sobreanchos de curvas si procede. No se considera el sobreancho de plataforma (SAP). b = Ancho en metros del pasillo peatonal ≥ 1,5 m abv = Ancho barrera vehicular (m) (véase Tópico 6.502.5 del MC-V6) abp = Ancho baranda peatonal (véase Lámina 4.606.002) Para el caso a) el puente puede tener pasillo a un sólo lado, según las condiciones de flujo peatonal/ciclistas en la zona, y si así lo indica el proyecto.

Ancho Tablero = ap + 2 • (abv + b + abp) Si ap ≤ 8, se considera ap = 8,0 m en que: ap = Ancho en metros de la plataforma del camino, calle o avenida en los accesos del puente, incluyendo calzadas, pista de viraje, medianas y bermas si las hubiera. b = Ancho en metros del pasillos peatonal ≥ 1,5 m abv = Ancho barrera vehicular (m) abp = Ancho baranda peatonal. Notas: (1) El detalle de estas Secciones Tipo se encuentra en el MC-V4. Puentes de anchos menores a los señalados y puentes de simple vía deberán contar con la aprobación previa de la Dirección Nacional de Vialidad. (2) Para Pasos Superiores en Ramales de Enlaces ver Tabla 3.404.306(2).A.

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VOLUMEN Nº 3 Instrucciones y Criterios de Diseño

MANUAL DE CARRETERAS 3.1003.1 Diciembre 2010

TABLA 3.1003.101.A ANCHOS MINIMOS DE TABLEROS EN PUENTES Y PASOS SUPERIORES Emplazamiento

Longitud (m)

> 40 Puentes y Pasos en Zonas Rurales

≤ 40

Puentes y Pasos en Zonas Urbanas

(1)

(2)

Ancho del Tablero (m)

(1) (2)

Descripción

ap = Ancho en metros de la plataforma del camino en los accesos del puente, incluyendo calzadas, medianas, bermas y sobreanchos ap + 2·( abv + b + a bp) de curvas si corresponde. No se considera el sobre ancho de plataforma (sap.). Si ap ≤ 10 m, se considerará ap = 10,0 m abv = Ancho barrera vehicular (m) b = Ancho en metros del pasillo peatonal ≥ 1,5 m abp = Ancho baranda peatonal (m) ap = Ancho en metros de la plataforma del camino en los accesos del puente, incluyendo calzadas, medianas, bermas y sobreanchos ap + 2· abv de curvas si corresponde. No se considera el Si ap ≤ 10 m, se considerará ap = 10,0 m sobre ancho de plataforma (sap.). abv = Ancho barrera vehicular (m)

ap + 2·( abv + b + abp) Si ap ≤ 8 m, se considerará ap = 8,0 m

ap = Ancho en metros del camino, calle o avenida en los accesos del puente, incluyendo calzadas, pistas de viraje, medianas y bermas, si las hubiera. abv = Ancho barrera vehicular (m) (3) b = Ancho en metros del pasillo peatonal ≥ 1,5 m abp = Ancho baranda peatonal (m)

El detalle de estas Secciones Tipo se encuentra en el MC-V4. Puentes de anchos menores a los señalados y puentes de simple vía deberán contar con la aprobación previa de la Dirección de Vialidad. Para Pasos Superiores en Ramales de Enlaces ver Tabla 3.404.306(2).A.

3.1003.102 Secciones Tipo en Pasos Desnivelados. Para fines de este Manual, se entenderá como paso bajo nivel o inferior, aquel en el cual la carretera o camino que se está proyectando pasa bajo una estructura sobre la cual atraviesa otro camino, carretera o vía férrea. Como paso sobre nivel o superior se entenderá aquel en el cual la carretera o camino pasa sobre una estructura, bajo la cual cruza otro camino, carretera o vía férrea. En el primero, las dimensiones de la plataforma y distancias libres laterales y verticales con respecto a la estructura se refieren a las secciones que deben quedar libres bajo la estructura, para que la carretera o el camino crucen en forma segura y sin interferencias. En el segundo caso, las secciones y distancias se refieren a las que definen el ancho del tablero del paso superior. Las carreteras y caminos, a su paso bajo o sobre estructuras, deberán mantener, en lo posible, el ancho total de su sección transversal. En ningún caso se podrán disminuir las dimensiones de la o las calzadas y se permitirán reducciones del ancho de las bermas sólo en casos justificados y cuando las limitaciones de espacio lo requieran. En el caso de los pasos bajo nivel, sólo se podrá alterar la sección en los detalles de la infraestructura caminera correspondiente a las cunetas. 3.1003.102(1) Pasos Bajo Nivel. La plataforma, en estos casos, no debe alterarse. Se deben respetar, además, ciertos espacios libres, lateral y verticalmente, con el fin de salvaguardar la visibilidad y el gálibo correspondiente. Es importante que todas estas secciones deben ser estudiadas considerando las futuras ampliaciones. Las distancias libres laterales deben tener como mínimo un ancho de 1,8 m, y se miden desde el borde de la calzada hasta el próximo obstáculo que en este caso puede ser un estribo, un muro, un pilar, una barrera de contención o una solera. Este valor constituye un mínimo absoluto si dicho obstáculo está situado a la derecha del flujo vehicular, y mínimo deseable si se encuentra a la izquierda, lo que puede suceder sólo en calzadas separadas unidireccionales. En este último caso, el mínimo absoluto será de 1,2 m. En el caso de calzadas únicas bidireccionales, la distancia libre a la izquierda de un flujo vehicular corresponde a la de la derecha del flujo contrario, por lo cual el mínimo absoluto será de 1,8 m. Como las

MOP – DG OP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE _________________________________________________________________

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3.1003.1 Diciembre 2010

bermas deben continuar bajo las estructuras, estas distancias están aseguradas cuando dichas bermas tienen un ancho suficiente. En todo caso, los requerimientos de visibilidad pueden hacer insuficiente estos espacios libres. En tales casos, ellos deberán ser ampliados según estas necesidades primordiales. Si hay pistas auxiliares, las mínimas distancias laterales libres, a la derecha, podrán reducirse hasta 1,5 m. En la práctica, si existe una pista lenta, la reducción del ancho de la berma adyacente a ella puede redundar en una sección libre menor que la que resulta cuando se mantienen bermas de anchos superiores a 1,5 m. La distancia lateral libre deseable en las pistas normales será de 2,4 m y en las pistas lentas podrá reducirse a 1,80 m. Sin embargo, si las bermas del camino en estudio que cruza bajo la estructura tienen anchos superiores a los señalados, la distancia libre deseable será el ancho de éstas. La distancia libre entre los paramentos de los estribos de la infraestructura del paso bajo nivel debe considerar, como mínimo, el ancho de la o las calzadas del camino, los pasillos y bandejones si es que existen, y las distancias libres laterales mínimas especificadas anteriormente. Si estas últimas están delimitadas por barreras de contención,se debe contemplar además el espacio necesario para que éstas trabajen adecuadamente ante un impacto. Esta última exigencia será fundamental para elegir el tipo de barrera, flexible, semirígida o rígida, que se deberá colocar dependiendo de las disponibilidades de espacio. Si el paso bajo nivel tiene estribos transparentes, la distancia libre debe medirse entre los paramentos de los muros o soleras colocados al pie de los derrames de los terraplenes hacia el camino, o entre los pies de los derrames si no existe ninguno de los dispositivos anteriores. En el caso que el camino que cruza bajo el paso corresponda al ramal de un enlace, la distancia libre mínima entre los paramentos de los estribos coincidirá con los de la plataforma del ramal a nivel de rasante, consideración hecha de lo expuesto en el Capítulo 3.400, numeral 3.404.306, “Anchos de Calzadas en Ramales de Giro”, cuyo resumen se presenta en la Tabla 3.404.306(2).A. En todo caso se deberá cuidar las distancias laterales mínimas necesarias para cumplir con los requerimientos de visibilidad, así como también, los espacios necesarios para las barreras de contención, flexibles, semirígidas o rígidas, que puedan ser requeridas por el diseño. Las distancias libres en el sentido vertical o gálibos deben ser de 5,0 metros sobre todo el ancho utilizable de la plataforma (calzada, bermas y pasillos). En el caso que la sección del paso bajo nivel se desarrolle mayoritariamente bajo la cota de terreno natural, la luz libre vertical en las áreas previstas para el paso de peatones o ciclistas podrá reducirse hasta una altura libre de 2,5 m. Para esto, las áreas destinadas a pasillos peatonales o ciclovías se desnivelarán por sobre la calzada vecina disminuyendo con ello las pendientes de los accesos peatonales o ciclovías que deben cruzar bajo el paso. Los criterios anteriores se ilustran en la Lámina 3.1003.102(1) . A. La sección de la carretera que cruza bajo un paso inferior deberá mantener las cunetas o fosos que permiten su saneamiento. Si estos elementos no pueden ser reemplazados por colectores, se deberán revestir o impermeabilizar. En estos casos, la sección libre del paso deberá contemplar los espacios necesarios para emplazar estos dispositivos. Cuando la rasante de la carretera que cruza bajo la estructura se desarrolle bajo el nivel del terreno natural, es indispensable que se proyecte un adecuado sistema de drenaje para interceptar y captar las aguas que fluyen hacia el paso.


EDICIÓN 2018

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3.1003.102(2) Pasos Sobre Nivel. En general, el ancho del tablero del paso deberá respetar el ancho total

de la plataforma del camino o carretera que cruza sobre él. Se deberá mantener el ancho de la o las calzadas y de sus bermas y medianas. Se aceptarán reducciones del ancho de las bermas en situaciones justificadas, pero en ningún caso se podrá disminuir el ancho de la o las calzadas. Esta reducción no rige para vías de acceso controlado, que deben mantener el ancho de calzadas y bermas en todo su recorrido, ni para las vías de cualquier tipo en su paso por puentes losa sin pasillos, en los que se debe respetar el ancho total de la plataforma. El ancho del tablero de pasos sobre nivel se trata bajo las mismas disposiciones establecidas para los puentes en el Numeral 3.1003.101. Bajo el paso, las secciones libres para el camino o carretera que se está cruzando deben cumplir las disposiciones de gálibos y distancias libres laterales especificadas en el Numeral 3.1003.102(1) para pasos bajo nivel. En el caso de pasos sobre vías férreas, los gálibos y distancias libres laterales deberán ser los establecidos por la Empresa de Ferrocarriles del Estado. 3.1003.103 Pasarelas. Una pasarela es una estructura a desnivel destinada a dar continuidad a la

circulación de usuarios como peatones, incluyendo personas con discapacidad, ciclistas , que se vea interrumpida por un obstáculo, como puede ser una vía vehicular o accidentes naturales. La pasarela debe quedar conectada con las vías empleadas por los mencionados usuarios, de modo que puedan circular de manera continua. Las pasarelas deberán satisfacer las exigencias de la Ley 20.422, Normas sobre Igualdad de Oportunidades e Inclusión Social de Personas con Discapacidad (véase Numeral 6.102.801); por lo tanto, deberá permitir su uso a toda persona que pueda trasladarse por sí sola, ya sea caminando o en silla de ruedas. Se estima que la accesibilidad de personas con discapacidad se asegura con las siguientes disposiciones: 

  





  

Las rampas de acceso a la pasarela deberán tener pendientes y gradientes de hasta 8%. En casos extremos, donde no exista espacio suficiente, debidamente justificado, Vialidad podrá aceptar un máximo de 10% de pendiente. La parte de las rampas desarrollada en terraplén no deberá superar una altura de 2,5 m. Las pendientes transversales serán de máximo 2%. El ancho libre mínimo será de 2,0 m, tanto en las rampas como en la pasarela. Deben existir descansos sin pendiente longitudinal, de 1,5 m de largo, como máximo cada 9,0 m de desarrollo de la proyección horizontal de la rampa. Deberán disponerse barandas de protección a lo largo de la pasarela y de las rampas de acceso en toda su extensión. Su altura mínima será de 1,4 m. Se deberán incorporar pasamanos de dos alturas (0,90 y 0,75 m), además de otro elemento a una altura entre 10 cm y 20 cm, que evite el enganchamiento de las sillas de ruedas. La superficie de circulación debe ser rugosa, no refractante y antideslizante en seco y mojado. La unión entre pavimentos distintos debe tener un desnivel inferior a 0,5 cm. Se debe conectar la pasarela con la ruta peatonal próxima o paradero de buses más cercano, teniendo esta vereda un ancho de 1,5 m mínimo, superficie rugosa, no refractante y antideslizante en seco y mojado.

La Dirección de Vialidad podrá aceptar soluciones diferentes, debidamente justificadas, que respeten la accesibilidad universal, como por ejemplo, ascensores. El diseño de las pasarelas deberá contemplar una sección libre bajo ellas, que permita el paso de la carretera o camino sobre el que se emplace, con el ancho total de su sección transversal, incluidas cunetas y fosos. Las distancias libres laterales deberán respetar las disposiciones establecidas en el Numeral 3.1003.102(1) para los pasos bajo nivel. La distancia libre (gálibo) vertical será de 5,5 m como mínimo. Sólo en situaciones excepcionales, y previa autorización de la Dirección de Vialidad, se aceptarán gálibos menores, en ningún caso inferiores a 5,0 m. MOP-DGOP-DIRECCIÓN DE VIALIDAD-CHILE _____________________________________________________________________

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Serán aplicables, para el diseño estructural de las pasarelas, las disposiciones establecidas en las Guide Specifications for Design of Pedestrian Bridges , de AASHTO, edición diciembre 2009 o posteriores, en todo lo que no se contradiga con lo establecido en este MC. En las autopistas, autorrutas y caminos primarios, las infraestructuras y superestructuras de las pasarelas serán diseñadas preferentemente en hormigón armado o pretensado. En los tramos de rampas que se conformen con vigas y losa, los apoyos deberán emplazarse por sobre el nivel de terreno natural. Dado que estribos y cepas representan puntos duros, deberá realizarse la correspondiente gestión del riesgo y la eventual disposición de barreras de contención, en conformidad con el Tópico 6.502.5. Las pasarelas deberán iluminarse conforme se señala en los Tópicos 6.703.9 y 6.705.3. 3.1003.104 Barreras y Barand as. En los bordes exteriores de las superestructuras de puentes y pasos

sobre nivel deberán proveerse barreras de contención para el tránsito vehicular y barandas para el flujo de peatones y ciclistas, según corresponda. De igual modo, deberán disponerse barandas de protección para peatones o ciclistas en las aceras desniveladas de los pasos bajo nivel, cuando éstos se desarrollen bajo el nivel del terreno natural. Las áreas de protección de peatones o ciclistas se separarán de la calzada adyacente, proveyendo una barrera de contención en el límite entre ambas, sólo para aquellos puentes que presenten las siguientes características: - Emplazados en zona urbana - Longitud superior a 40 m - Flujo peatonal definido como alto, según lo indicado en la Tabla 6.801.502.A - Flujo de ciclistas definido como alto, según lo indicado en la Tabla 6.602.301.A Las barreras de contención para puentes deben ser diseñadas de acuerdo con las indicaciones contenidas en la Sección 6.502. Las barandas peatonales/ciclovía se ceñirán a lo indicado en la Lámina 4.606.002, como también a lo señalado en la Sección 5.710. 3.1003.105 Rasante. La rasante de los puentes y pasos superiores de preferencia deberá ser recta a lo

largo de toda la estructura. En lo posible, el perfil longitudinal deberá contar con una pequeña pendiente longitudinal para ayudar a evacuar las aguas del tablero hacia el exterior de la estructura. En los accesos se deberán disponer dispositivos de evacuación de aguas lluvias (cunetas, fosos, bajadas de agua, etc.), para impedir que éstas ingresen al puente. En los casos que sea necesario introducir deflexiones de la rasante dentro del puente, ésta no podrá ser superior a 0,5% y se deberá ubicar frente al eje de una cepa o en un estribo. Para deflexiones mayores, se procurará introducir una curva vertical de gran radio (R ≥ 7.000), de modo que la curva se pueda tratar como un polígono cuyas deflexiones no excedan de 0,5%. Las deflexiones se emplazarán en los ejes de las cepas o estribos. 3.1003.106 Revancha. Para puentes y viaductos emplazados en carreteras (autopistas, autorrutas,

primarias), la distancia mínima que deberá existir entre el fondo de viga o nivel inferior de la superestructura y el nivel de aguas máximas, para un período de retorno de diseño de 200 años, será de 1,0 m. Esta distancia, denominada revancha, deberá ser como mínimo igual a 0,30 m para el período de retorno de verificación de 300 años. Para puentes y viaductos emplazados en caminos (colectores, locales y desarrollo) se mantendrán revanchas, pero para períodos de retorno de diseño de 100 años, y de verificación de 150 años. En casos puntuales, de excepción, en zonas urbanas de cauce canalizado y caudal controlado; y si las condiciones específicas del entorno referidas a topografía y concentración habitacional lo justifiquen, la Dirección de Vialidad, ante un documento que lo fundamente, podrá autorizar reducir la revancha hasta un mínimo de 0,5 m, lo que debe realizarse por escrito previo a su materialización.


___________________________________________________________

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Cualquier revancha inferior a lo señalado anteriormente no es recomendable. 3.1003.107 Saneamiento. Para evacuar las aguas lluvias de la calzada del puente o paso superior, se

deberá procurar mantener pendientes transversales constantes en todo su largo, sin efectuar transiciones en el interior de la estructura. La calzada del puente o paso superior mantendrá, en lo posible, la pendiente transversal de la calzada de los caminos de acceso. En los casos en que los caminos de acceso tengan pendientes transversales diferenciadas para la calzada y para las bermas, la transición de pendientes deberá hacerse antes del puente para llegar a la estructura con la misma pendiente que se adoptará en la calzada del tablero. Si la entrada o salida del puente se encuentra próxima a una curva horizontal, la transición de peralte deberá desarrollarse fuera de la estructura; de ser necesario, se preferirá pasar el puente con una pendiente transversal única en todo el ancho de la calzada, para posteriormente completar la transición de peralte. La pendiente mínima que deberá tener la calzada de los tableros de puentes y pasos superiores son las siguientes: Zona Norte (hasta la 4ª Región) Zona Central y Sur

1,5% 2,0%

En los puentes en que se dispongan pasillos o ciclovías, éstas deberán tener un bombeo o pendiente transversal de 1% hacia el interior del puente. 3.1003.108 Seguridad Vial. La circulación de vehículos por las carreteras y caminos, a su paso bajo o

sobre estructuras, deberá hacerse en forma segura y sin interferencias. En lo posible, se deberá mantener el ancho total de la sección transversal del camino en su paso sobre o bajo las estructuras. Además, deberá realizarse la correspondiente gestión del riesgo, en conformidad con el Tópico 6.502.5, teniendo presente las distancias libres necesarias hasta los obstáculos que pueden representar los estribos, muros o cepas de ellas. De ser necesario, deberá contemplarse la instalación de sistemas de contención, amortiguadores de impacto u otros elementos de seguridad. 6.300).

Asimismo, deberán contemplarse las disposiciones vigentes de señalización (véase el Capítulo

Según lo dispuesto en la Ley 20.753, las pasarelas y pasos desnivelados o puentes, que pasen sobre caminos unidireccionales de dos o más pistas de circulación por calzada, sin cruces a nivel y con velocidades mayores que 80 km/h, deberán contar con elementos de protección que eviten que desde estas estructuras se puedan lanzar objetos contundentes a los vehículos en circulación. El Proyecto podrá establecer la instalación de estos elementos de protección en otros casos. Los referidos elementos de protección podrán consistir en la instalación de mallas envolventes o cierros perimetrales. En el caso de las pasarelas, estos cierros deberán ubicarse también en las rampas de acceso por el lado aledaño a la o las calzadas. Ejemplos de estos sistemas se encuentran en las Láminas 4.302.303 y 4.605.010. 3.1003.2

CARGAS

3.1003.201 Aspectos Generales. En la Sección 3 de la Norma AASHTO se definen y detallan todas las

cargas que se deben contemplar en el diseño de los puentes y obras afines, como éstas se deben combinar y como se deben distribuir en los tableros. Conforme se señala en el artículo 3.2 de la Norma AASHTO, las estructuras se deben diseñar para soportar las siguientes cargas: 

  

Cargas permanentes: peso propio estructura, peso propio pavimento, pasillos, barandas y barreras, etc. Cargas vivas: cargas móviles de vehículos y peatones. Efecto dinámico o impacto de las cargas móviles Cargas sísmicas


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  


Cargas de viento Presiones hidrodinámicas Otras cargas, cuando existen, tales como: fuerzas longitudinales, fuerzas centrífugas, esfuerzos térmicos, subpresión, acortamiento elástico, esfuerzos de montaje.

El dimensionamiento de los distintos elementos de la estructura puede efectuarse por el método de las cargas de servicio y tensiones admisibles (ASD: Allowable Stress Design), o por el método de los factores de carga y esfuerzos mayorados (LFD: Load Factor Design). En la Parte A de la Sección 3 de la Norma AASHTO se establecen las disposiciones que se deben tener en cuenta para los distintos tipos de carga que se consideran en el diseño estructural de los puentes. Algunas consideraciones al respecto, de acuerdo a la práctica chilena, se establecen en el Numeral 3.1003.202 del presente Manual. Las combinaciones de carga en el diseño se harán ciñéndose a lo establecido en la Parte B de la Sección 3 de la Norma AASHTO. En el Numeral 3.1003.203 del presente Manual se incluyen algunos alcances y complementos. La distribución de carga en los tableros se realizará conforme se establece en la Parte C de la Sección 3 de la Norma AASHTO. En el Numeral 3.1003.204 se incluyen algunas consideraciones adoptadas en la práctica chilena.


EDICIÓN 2018



3.1003.2 Junio 2007

3.1003.202 Tipos de carga. En la Parte A de la Sección 3 de la Norma AASHTO se establecen las disposiciones referentes a los distintos tipos de carga que se deben considerar en el diseño estructural de los puentes y estructuras afines. Cargas Permanentes. Las cargas permanentes que se deben tener en cuenta en el diseño de los puentes y obras afines son el peso propio de todos los elementos estructurales, el peso propio del pavimento, pasillos, barandas y barreras, los que, en general, se encuentran presentes en todas las estructuras. Existen además algunos otros elementos cuyo peso puede ser significativo y que preferentemente se encuentran en estructuras urbanas. Entre éstos se pueden citar, los servicios de utilidad pública (tendidos eléctricos e iluminación, aducciones de agua potable, alcantarillado, telefonía, etc.), oleoductos y gasoductos. En pasos desnivelados bajo la cota de terreno natural, es frecuente que se deban pasar acueductos por la estructura para conectar canales que se interrumpen y cuyo peso puede ser de importancia. Conforme se señala en el Artículo 3.3.2.1 de la Norma AASHTO, si se prevé que se pueden presentar asentamientos diferenciales en la estructura, los esfuerzos resultantes de tales asentamientos deben ser tomados en cuenta en el diseño. En la Tabla 3.1003.202.A se entregan los pesos específicos de algunos materiales de uso habitual en el diseño de puentes y estructuras afines.

TABLA 3.1003.202.A PESOS ESPECIFICOS DE ALGUNOS MATERIALES Materiales Hormigón simple Hormigón armado Hormigón de pavimento Acero Redondo Acero Estructural Acero Estructural en Vigas (incluido Soldadura) Maderas Rojas (roble, coihue) Maderas Moldaje (pino, álamo) Rocas Material de Relleno (variable) Capa Asfáltica

Peso Específico 3 22.000 N/m 2.200 kgf/m 3 3 25.000 N/m 2.500 kgf/m 3 3 24.000 N/m 2.400 kgf/m 3 3 78.500 N/m 7.850 kgf/m 3 3 78.500 N/m 7.850 kgf/m 3 3 80.000 N/m 8.000 kgf/m 3 3 10.000 N/m 1.000 kgf/m 3 3 8.000 N/m 800 kgf/m 3 3 25.000 N/m 2.500 kgf/m 3 3 18.000-22.000 N/m 1.800-2.200 kgf/m 3 3 24.000 N/m 2.400 kgf/m 3

Cargas Móviles. La definición y consideraciones que se deben tener en cuenta en la acción de las cargas móviles se detallan en los Artículos 3.4 a 3.14 de la Norma AASHTO. Las cargas móviles comprenden las cargas de carreteras (camiones estándar, cargas de faja, efectos dinámicos o de impacto, fuerzas longitudinales y centrífugas) y las cargas de peatones y bicicletas. Las cargas de tranvías eléctricos se presentan habitualmente en los puentes urbanos, si bien en la actualidad no existen en Chile. Pistas o Vías de Tránsito. El ancho de vía que ocupa la carga de un camión o una carga de faja es de 3,05 m (10´). Estas cargas, sólo para efectos del diseño estructural, deben ser ubicadas en vías de tránsito o pistas de 3,66 m (12´), distribuidas en todo el ancho de la calzada de la estructura, medida entre soleras o barreras. No se consideran fracciones de vías de tránsito, sin embargo, para calzadas de 6,10 a 7,30 m, deben considerarse dos vías de diseño, cada una de las cuales con un ancho igual a la mitad de la calzada. Las cargas móviles de diseño deben colocarse dentro de las vías de tránsito en tal número y posición, de modo tal que se produzcan las máximas solicitaciones en los elementos estructurales en consideración.

MOP – DGOP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE_________________________________________________________________

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El ancho de pista normal en Chile es de 3,5 m. Pistas de menos de 3,5 m deberán ser autorizadas expresamente por la Dirección de Vialidad. En la Tabla 3.201.5.C del presente Manual se indican los anchos de pistas a utilizar según la categoría del camino. Camiones y Cargas de Faja. En el Artículo 3.7 de la Norma AASHTO se describen las cargas

de diseño de camiones estándar y carga de faja. En la Norma AASHTO existen 4 camiones estándar de diseño a saber, H20, H15, HS20 y HS15. La serie H15 y HS15 de camiones es equivalente a 75% de las cargas H20 y HS20 respectivamente. En Chile, los puentes definitivos serán diseñados para un camión HS20, incrementadas sus cargas en 20%. El uso de camiones de diseño diferentes deberá contar con la autorización expresa de la Dirección de Vialidad. La carga de faja y la carga concentrada asociada a ella se distribuyen uniformemente en un ancho de 3,05 m, según la perpendicular al eje de la faja de tránsito. Para la determinación de momentos y cortes deben utilizarse distintas magnitudes de la carga concentrada (ver Figura 3.7.6B de la Norma AASHTO). Impacto. El efecto dinámico de las cargas móviles se describe y detalla en el Artículo 3.8 de la

Norma AASHTO. Fuerzas Longitudinales y Centrífugas . Consideraciones para fuerzas longitudinales en

aquellas estructuras en que todas sus vías de tránsito van en el mismo sentido se hacen en el artículo 3.9 de la Norma AASHTO. Para las estructuras en curva, en el Artículo 3.10 de la Norma AASHTO se incluyen disposiciones acerca del efecto de las f uerzas centrífugas. Apli cació n d e las Cargas Móvi les . Conforme a lo establecido en el Artículo 3.11 de la Norma

AASHTO, tanto las cargas de los camiones estándar como las de faja deben considerarse como una unidad. En ningún caso deben considerarse fracciones de cargas de camión o de faja. En el Artículo 3.11 de la Norma AASHTO se incluyen además, disposiciones acerca del número y posición de las cargas móviles y de las cargas de faja en tramos continuos. Reducción de la Intensidad de las Cargas . Conforme se establece en el Artículo 3.12 de la

Norma AASHTO, cuando las máximas solicitaciones se establecen en un elemento estructural por la aplicación simultánea de cargas en varias vías de tránsito, las cargas móviles deben reducirse en su intensidad por la improbable ocurrencia de dicho evento. Las reducciones a considerar son las siguientes:

− − −

Porcentaje 100 90 75

Una o dos vías de tránsito Tres vías de tránsito Cuatro o más

La reducción de intensidad de las cargas sobre elementos transversales debe determinarse en forma similar, considerando el número de vías a cargar en el ancho de la calzada, a fin de obtener los máximos esfuerzos en el elemento estructural considerado. Cargas de Pasill o, Soleras, Pasarelas Peatonales. En el Artículo 3.14 de la Norma AASHTO se establecen las disposiciones referentes a cargas de pasillo, soleras y pasarelas peatonales. Las disposiciones para cargas de barandas y barreras se detallan en el Artículo 2.7 de la Norma AASHTO.

Las pasarelas peatonales y para ciclovías se diseñarán para una carga móvil de 415 kgf/m² (85 PSF). Se acepta la reducción por área de la sobrecarga peatonal definida en la “Guide Specification for Design of Pedestrian Bridges” de la AASHTO, edición diciembre 2009 o posteriores. En general, las pasarelas peatonales no serán diseñadas para el tránsito de vehículos menores sean éstos de mantención u otros, salvo que la Dirección de Vialidad haya contemplado, en las bases del estudio, que la pasarela deberá permitir el paso de vehículos menores. En este caso, las bases del estudio deberán especificar las características del vehículo y de las cargas asociadas a éste.


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EDICIÓN 2018



3.1003.3 Junio 2013

Subpresión. Este tipo de carga se presenta frecuentemente en los puentes. Conforme se señala en el Artículo 3.19 de la Norma AASHTO, la subpresión debe ser considerada en todos los casos que afecte la seguridad del diseño, tanto de la infraestructura (cepas y estribos), como de la superestructura. Empuje de Tierras. En todas las estructuras de contención de tierras tales como estribos y muros de contención, actúan las cargas de empuje de tierra. En el Artículo 3.20 de la Norma AASHTO se describen estas cargas. Las condiciones y alcances para el caso chileno respecto a los criterios de diseño se desarrollan en el Tópico 3.1003.4 del presente Manual. Fuerzas sísmicas. En una país de alta sismicidad como Chile, el diseño de las estructuras de puentes y estructuras afines, por lo general está controlado por los esfuerzos provocados por los movimientos sísmicos, por lo cual su análisis siempre será obligatorio. En la Sección 3.1004 del presente capítulo se incluyen las disposiciones que se deben respetar en el diseño sísmico de las estructuras. Otras Cargas. Las estructuras de puentes y obras afines se encuentran sometidas además, a otro tipo de cargas que, en general, no controlan el diseño. Sin embargo, bajo circunstancias especiales es necesario considerar sus efectos. Entre éstas se pueden citar las siguiente: − − − − − −

Cargas de Viento: Fuerzas Térmicas: Fuerzas de Arranque: Presiones hidroestáticas de corrientes fluviales: Presiones de materiales arrastrados en aluviones: Presiones de Hielos Flotantes (improbables en Chile):

ver Artículo 3.15 de la Norma AASHTO. ver Artículo 3.16 de la Norma AASHTO ver Artículo 3.17 de la Norma AASHTO ver Artículo 3.18 de la Norma AASHTO ver Artículo 3.18 de la Norma AASHTO ver Artículo 3.18 de la Norma AASHTO

3.1003.203 Combinación de Cargas. En la Tabla 3.22.1A de la Parte B de la Sección 3 de la Norma AASHTO, se establecen las distintas combinaciones de carga en el diseño de los puentes, tanto para el método de Cargas de Servicio y Tensiones Admisibles, como para el método de Factores de Carga. En la Sección 3.1004 de este capítulo se establecen las disposiciones de diseño sísmico para los puentes en Chile, los que modifican el Grupo VII de combinación de cargas, establecidos en la Tabla 3.22.1A. 3.1003.204 Distribución de Cargas. En la Parte C de la Sección 3 de la Norma AASHTO se establece la forma de distribución de las cargas en el diseño de los diferentes elementos estructurales de un puente. Alternativamente se pueden aplicar los métodos de distribución establecidos en la "Guide Specifications for Distribution of Load for Highway Bridges", edición vigente, de la AASHTO, y el análisis de modelos de em parrillados, elementos finitos u otros, siempre que el modelo sea consistente con la estructuración del tablero. 3.1003.3

FUNDACIONES

En la Sección 4 de la Norma AASHTO se entregan las disposiciones y criterios de diseño para las fundaciones de puentes y obras afines. Estas disposiciones deberán ser respetadas en su totalidad en los diseños desarrollados en Chile, considerando las modificaciones o complementos que se incluyen en los tópicos siguientes. En el tópico 3.1002.4 del presente Manual se entregan los requisitos generales del Reconocimiento Geotécnico para desarrollar los estudios de las fundaciones de los puentes y obras anexas. En todo lo que no se contradiga con esas disposiciones, regirá lo establecido en el Artículo 4.3 de la Norma AASHTO. Los modelos de análisis planteados en el presente tópico de Fundaciones, pueden ser reemplazados por otros publicados en la literatura técnica, siempre y cuando tengan un respaldo teórico válido y cuenten con la aprobación de la Dirección de Vialidad. Se distinguen las fundaciones directas, también llamadas superficiales, y las fundaciones profundas. Conforme se señala en el Artículo 4.2.1 de la Norma AASHTO, la selección del tipo de fundación


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3.1003.3 Junio 2002

se basará en la evaluación de la magnitud y dirección de las cargas, la profundidad de los suelos con capacidad de soporte adecuada, las evidencias de crecidas previas, profundidades de socavación esperadas, potencialidades de licuación, profundidades que alcanzan las heladas y facilidades y costos de la construcción. En el caso de puentes sobre cursos de agua, uno de los parámetros más relevantes para definir el tipo de fundación será la profundidad esperada de la socavación total. Las fundaciones directas son aplicables a situaciones en las que el suelo competente, o el nivel de socavación esperada se encuentra, por lo general, a una profundidad bajo la superficie del terreno no mayor a 1 a 2 veces el lado menor de la fundación y donde no existan condiciones difíciles para agotar la napa. Cuando el suelo competente o el nivel de socavación esperada se encuentre profundo, de tal forma que dificulte las faenas de excavación, ya sea por problemas de agotamiento o de estabilidad de las paredes de dicha excavación, se recurre a fundaciones profundas tales como pilotes o pilas de fundación. El suelo competente bajo el sello de fundación para una fundación directa corresponde a aquel que presenta, en un espesor no inferior a dos veces el lado menor de la fundación, una rigidez y resistencia al corte adecuada al nivel de solicitaciones trasmitidas por las fundaciones, de modo de garantizar la capacidad de soporte y de mantener los asentamientos y giros de fundación bajo los niveles admisibles exigidos por el proyecto estructural. Para el caso de fundaciones profundas, el espesor mínimo del suelo competente bajo la punta de los pilotes o bajo el sello de fundación de pilas corresponderá al valor de D E explicitado en la Tabla 3.1002.404(2).A. 3.1003.301 Fundaciones Directas. 3.1003.301(1) Aspectos generales. 3.1003.301(1) a) Profundidad mínima de fundación. Las fundaciones sobre roca sana, masiva y

resistente a la erosión se podrán apoyar directamente sobre la superficie de la roca en tanto que se la someta a una limpieza previa. Si se requiere suministrar una resistencia adicional al deslizamiento en el sello de fundación se preferirá el uso de cáncamos embebidos en la roca y en la fundación, más que profundizar el sello de fundación embebiéndolo en la roca. Las fundaciones apoyadas en suelos y rocas degradables deberán alcanzar una profundidad que suministre la capacidad de soporte considerada en el diseño y que se encuentre por lo menos a 2 m por debajo del nivel de socavación total. De no existir problemas de socavación, el sello de fundación deberá ubicarse en el suelo o la roca degradable con la capacidad de soporte considerada en el diseño, a una profundidad mínima de 60 cm bajo la superficie del terreno natural. Si a esa profundidad no se alcanza el suelo o la roca degradable con la capacidad de soporte requerida, la fundación deberá profundizarse hasta alcanzar un suelo o roca con las características adecuadas. En todos los casos, la cara superior del dado o zarpa de la fundación deberá quedar por debajo de la superficie del terreno. En el caso de fundaciones apoyadas en rellenos confeccionados con materiales y compactación controlada y en tanto no existan problemas de erosión, o se dispongan elementos de protección contra la erosión, se utilizará una profundidad mínima de 0.8 m. No obstante lo anterior, deberán analizarse las condiciones de apoyo del relleno sobre el suelo natural, de modo de incluir el efecto que tengan estas condiciones en la estabilidad de la fundación. Sin perjuicio de lo establecido en 3.1003.301(3) c), las fundaciones que se apoyen en o cerca del borde de un talud, deberán emplazarse de modo que la línea que une el pie del talud y el borde del sello de fundación más cercano al talud, presente una pendiente igual o inferior a 2:1 (H:V). En el caso de rocas o de suelos con cohesión se podrán utilizar pendientes mayores, lo que deberá ser avalado por un estudio geotécnico que tenga en cuenta los planos de clivaje de la roca y las características de resistencia del suelo.


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3.1003.3 Junio 2004

3.1003.301(1) b) Rigidez de la fundación. La fundación directa se considerará rígida si se verifica la siguiente condición :

L⋅4

en que :

I

=

h E kv L

= = = =

1 12

3

⋅h

kv 4 ⋅E ⋅I

≤

1.0

(ec. 3.1003.301(1).1) 3

representa el momento de inercia por unidad de longitud de fundación, en (m ); altura o espesor de la fundación en (m); 2 módulo de deformación del material constitutivo de la fundación en (tonf / m ); 3 constante de balasto por asentamiento entre la fundación y el suelo en (tonf / m ); y longitud de cálculo expresada en (m) y definida en la Tabla 3.1003.301(1).A TABLA 3.1003.301(1).A LONGITUD DE CALCULO PARA DETERMINAR RIGIDEZ DE LA FUNDACION

Elementos de la Fundación Zarpa

Longitud, L Distancia entre el borde de la fundación y el borde exterior de la columna o muro. Zona interior de la fundación entre Mayor luz libre entre columnas consecutivas con columnas solicitaciones axiales que no difieran en más de 50%. Zona interior de la fundación entre Mayor luz libre entre muros consecutivos con muros paralelos dispuestos en una solicitaciones axiales que no difieran en más de sola dirección 50%. Zona interior de la fundación que conforma paños de losa delimitados por un mínimo de 3 muros

Si no se cumple la condición establecida por la ecuación 3.1003.301(1).1, la fundación deberá ser analizada como una viga o una losa apoyada sobre un medio elástico representado por una constante de balasto kv. La constante de balasto k v será determinada por el especialista geotécnico. 3.1003.301(1) c) Restitución del suelo. La restitución del suelo se ceñirá a lo indicado en las especificaciones de Excavaciones para Estructuras y Obras de Arte, del Volumen N° 5 del Manual de Carreteras, salvo casos especiales cuyo tratamiento deberá estar incluido en los planos del proyecto. El caso especial de cortes practicados para materializar fundaciones en laderas podría requerir restituir la superficie original del terreno, o bien reforzar dichos cortes con anclajes para evitar comprometer la estabilidad de la ladera misma o de otras fundaciones emplazadas en ella. El análisis de este u otros casos especiales deberá contar con la participación de un especialista geotécnico.


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3.1003.301(2) Desplazamientos


3.1003.3 Junio 2004

.

3.1003.301(2) a) Desplazamientos Horizontales por Resistencia Pasiva. Si se introduce la resistencia pasiva movilizada, Epm, en la verificación al deslizamiento o volcamiento de una fundación, se la evaluará como: Epm = Fr ! Ep en que:

(ec. 3.1003.301(2).1)

Fr = factor que depende de las características del suelo y que varía con el desplazamiento de la fundación; y Ep = resistencia última o resistencia pasiva propiamente tal que actúa en la altura, h, que se desarrolla a partir de la profundidad de socavación o el inicio del suelo competente, eligiéndose la altura menor.

En la Lámina 3.1003.301(2)A se establecen los valores de F r para suelos arenosos y se define la altura, h, sobre la cual actúa la resistencia pasiva. Para otros tipos de suelos tales como suelos cementados, arcillas duras, etc, se podrán utilizar los factores F r para suelos arenosos densos (Densidad Relativa DR ! 70%) establecidos en dicha lámina. Si fuera necesario precisar los factores F r para estos tipos de suelos se requerirán ensay es triaxiales cuyos resultados se aplicarán según lo establecido por Ortigosa y Hettich2 . No se deberá considerar resistencia pasiva si la fundación se encuentra embebida en suelos granulares sueltos o de compacidad media (Densidad Relativa DR < 70%), y en suelos finos con resistencia 2 a la compresión no confinada inferior a 1.0 kgf/cm , determinada para el contenido de humedad más desfavorable que pueda alcanzar el suelo durante la vida útil de la fundación. En el caso de rellenos granulares compactados se podrá considerar resistencia pasiva en tanto que, en su confección, se utilicen materiales con características y grados de compacidad controlados. Para tal efecto, la longitud del relleno compactado en dirección normal a la cara de la fundación sobre la cual actúa la resistencia pasiva, deberá ser igual o superior a 2,5·h. Las condiciones que debe cumplir el relleno compactado deberán estar explícitas en los planos. Para simplificar los análisis en los que se incorpore la resistencia pasiva, se considerará F r = 0.50, es decir que la resistencia pasiva movilizada es igual a la mitad de la resistencia pasiva E p. La adopción de F r = 0.50 se introduce para tener en cuenta que los desplazamientos horizontales de una fundación bien diseñada, son muy inferiores a los requeridos para desarrollar la resistencia pasiva. El empleo de F r > 0.50 debe respaldarse calculando el desplazamiento del muro, P, según se ilustra en la Lámina 3.1003.301(2)A. 3.1003.301(2) b) Desplazamientos por Solicitaciones Sísmicas. Corresponden a desplazamientos elásticos generados por las cargas cíclicas (sísmicas) a los que se adicionan las deformaciones no recuperables que se acumulan ciclo a ciclo. La determinación de estos desplazamientos considera que las tensiones de contacto normales al sello de fundación no superan los valores admisibles y que no hay deslizamiento entre la fundación y el suelo. Para estimar los desplazamientos se utilizarán las constantes de balasto para solicitaciones estáticas las que se multiplicarán por los factores de rigidez sísmica establecidos en la Tabla 3.1003.301(2).A .

2

"Ensayos de Resistencia Pasiva a Gran Escala”, 4° Congreso Chileno de Ingeniería Geotécnica, Volumen I, UTSM Valparaíso, Octubre 1997


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EDICIÓN 2018



3.1003.3 Junio 2004

TABLA 3.1003.301(2).A FACTOR DE RIGIDEZ SISMICA PARA FUNDACIONES SUPERFICIALES Tipo de suelo

Factor de rigidez sísmica

Gravas arenosas Arenas Suelos finos parcialmente saturados

1,60 1,0 1,0

Suelos finos saturados

1,0 – 2,0 (*)

(*) Valor inferior si la constante de balasto para solicitación estática se determina con la deformación no drenada del suelo. Valor superior si la constante de balasto se determina con la deformación del suelo que incluye la deformación no drenada más la deformación por consolidación.

3.1003.301(3) Capacidad de Soporte. 3.1003.301(3) a) Area en Compresión. El área en compresión en el sello de fundación queda acotada por la tensión de contacto admisible la cual no puede ser superada. Sin embargo, aún cuando se cumpla la condición anterior, el giro de fundación para solicitaciones estáticas y, especialmente, el giro por deformaciones no recuperables generadas por la aplicación de cargas cíclicas (sismo), aumenta exponencialmente con la disminución del área en compresión. En consecuencia, para limitar el giro de fundación, el porcentaje de área en compresión con respecto al área total de la fundación deberá cumplir con los valores mínimos siguientes: -

Roca sana

50%

-

Roca meteorizada y gravas arenosas densas

60%

-

Arenas densas y suelos finos con resistencia a la compresión no confinada ! 1,5 kgf/cm2 para la condición más desfavorable de humedad

70%

Gravas y arenas de compacidad media y suelos finos con resistencia a la compresión no confinada inferior a 1,5 kgf/cm2 para la condición más desfavorable de humedad

80%

-

3.1003.301(3) b) Resistencia al Deslizamiento. La resistencia última al deslizamiento de una fundación concretada directamente contra el suelo se evaluará como :

En que:

Condición drenada

R d = N · tg"b + cb·#c + Epm

(ec. 3.1003.301(3).1)

Condición no drenada

R d = Su · #c + Epm

(ec. 3.1003.301(3).2)

Rd

=

Resistencia última al deslizamiento en (tonf);

N

=

resultante normal al sello de fundación expresada en (tonf) y determinada con el peso unitario boyante para los materiales que se encuentran bajo napa; ángulo de fricción interna del suelo en contacto con el sello de fundación en (º); 2 cohesión del suelo en contacto con el sello de fundación en (tonf/m ); resistencia no drenada del suelo en contacto con el sello de fundación (aplicable a 2 suelos finos) en (tonf/m ); 2 área en compresión en (m ); resistencia pasiva movilizada según ec. 3.1003.301(2).1, expresada en (tonf).

cb Su

= = =

#c Epm

= =

!b


EDICIÓN 2018



3.1003.3 Junio 2002

En la ecuación (3.1003.301(3).1 (3.1003.301(3).1)) no se considerará el efecto de la cohesión, salvo que el suelo presente cementación. Si el suelo natural en contacto con el sello de fundación es un granular compacto o, en su defecto, si se utiliza un mejoramiento del suelo de fundación hasta alcanzar un suelo granular compacto, se utilizará φb = 38°. Si el suelo natural de fundación f undación es un suelo fino con consistencia media o superior, se adoptará φb = 30°.

La incorporación de cohesión o valores de φb mayores a los propuestos deberá ser avalada por un estudio geotécnico. El factor de seguridad seguridad estático al al deslizamiento deslizamiento FSED deberá ser igual igual o superior a 1,5, mientras que el factor de seguridad sísmico al deslizamiento FSSD deberá ser igual o superior a 1,3.

3.1003.301(3) c) Fundaciones en Laderas. Sin perjuicio de lo establecido en el Numeral 3.1003.301(1) 3.1003.301(1) a), la determinación de la capacidad de soporte para falla local en condición estática de una fundación en o cerca del talud de una ladera, se efectuará según lo establecido en el numeral 4.4.7.1.1.4 de la Norma AASHTO. Para falla general en condición estática y para falla local y general en condición sísmica, la estabilidad de la fundación se determinará mediante un análisis de estabilidad de taludes empleando métodos tales como Bishop modificado, Janbu, Spencer u otro método aceptado por la práctica profesional. El análisis de estabilidad deberá incluir la tensión de contacto normal y tangencial en el sello de la fundación, el eventual deterioro de la rigidez y resistencia del suelo de la ladera incluyendo el suelo bajo la base del talud, y en su versión sísmica se efectuará empleando empleando los siguientes siguientes coeficientes sísmicos: TABLA 3.1003.301(3).A 3.1003.301(3).A COEFICIENTE SISMICO CS PARA ANALISIS DE ESTABILIDAD DE FUNDACIONES EN O CERCANAS A TALUDES

Aceleración máxima del suelo, a0, según Tabla 3.1004.303.A

Coeficiente Sísmico, Cs

0,30 0,40 0,50

0,27 0,33 0,39

El factor de seguridad para solicitaciones estáticas deberá ser FSE ≥ 1,50 y para solicitaciones sísmicas FSS ≥ 1,10. Si no se verifican estas condiciones la fundación debe emplazarse por detrás de la superficie potencial de deslizamiento, de modo de duplicar, a nivel de sello de fundación, la distancia existente entre el talud y la superficie potencial de deslizamiento. El caso de apoyo en o cercano al talud de un terraplén deberá ser aprobado por la Dirección de Vialidad, sin perjuicio de lo cual, sólo se admitirá en tanto que se cumplan las siguientes condiciones: -

El material y la compactación compactac ión empleados en la construcción construcc ión del terraplén sean debidamente controlados.

-

Los asentamientos asentamientos diferenciales que se originen en la fundación fundación apoyada en el el terraplén, terraplén, o entre entre ésta y los apoyos sobre cepas, estén dentro de los límites admisibles establecidos por el proyecto.

MOP – DGOP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE __________________________________________ ___________________________________________________________ _______________________ ______

EDICIÓN 2018


-

-


3.1003.3 Junio 2002

Se verifique verifique la estabilidad estática y sísmica de de la fundación de modo modo que satisfaga los factores factores de seguridad FSE ≥ 1,50 y FSS ≥ 1,10. Dicha verificación deberá considerar el eventual deterioro de la resistencia del suelo del terraplén y del suelo de fundación al estar sometidos a cargas cíclicas (sismo). Se dispongan dispongan las obras obras para para proteger proteger contra la erosión el talud talud del del terraplén terraplén vecino a la fundación.

3.1003.302 Fundaciones Tipo Cajón (Pilas de Fundación). Las pilas de fundación fundación se analizan analizan como como elementos elementos rígidos, pudiéndose incorporar incorporar la restricción del suelo en sus caras laterales si el suelo que las embebe y el sistema constructivo empleado en su materialización, materialización, garantizan el contacto contacto entre la cara de la pila y el suelo. La restricción en la cara lateral de la pila actúa a partir de la profundidad de inicio del suelo competente o bien a partir de la profundidad alcanzada por la socavación total, adoptándose la mayor profundidad que se obtenga con ambos criterios. Si las solicitaciones que actúan sobre la pila corresponden a cargas sísmicas, se considerará una profundidad de socavación igual al porcentaje de la socavación máxima que corresponde al peligro de socavación sísmica (PSS) indicada en el Numeral 3.1004.306. El inicio del suelo competente podrá ser la superficie del terreno, salvo s alvo que los horizontes superficiales correspondan a suelos blandos con baja resistencia lateral, o bien, suelos susceptibles de licuarse durante un evento sísmico. 3.1003.302(1) Condiciones de Diseño.

Las pilas de fundación pueden estructurarse estructurarse con y sin base ensanchada. ensanchada. Podrán ser concretadas en sitio en contra de las paredes de una excavación, ser construidas en sitio colocando posteriormente un relleno compactado, suelo cemento u hormigón pobre entre la pila y la pared de la excavación, o bien ser materializadas materializadas como un elemento elemento prefabricado hincado hincado en el suelo. En este último caso, si se emplea lanza de agua u otro sistema similar para facilitar la hinca, el módulo de deformación del suelo colaborante en las caras laterales se reducirá en 50%. La incorporación de la restricción lateral del suelo introduce disminuciones en las dimensiones de la pila en tanto que la altura de suelo colaborante en sus caras laterales sea, por lo menos, 2 veces el ancho en compresión en la base de la pila medido en la dirección paralela al plano donde actúan las solicitaciones y que la rigidez del suelo bajo el sello de fundación no supere en más de 3 veces la del suelo colaborante en las caras laterales de la pila. Al incorporar la restricción r estricción lateral del suelo se acepta hasta 50% de área en compresión en la base de la pila, lo que permite un mejor aprovechamiento de la restricción lateral. 3.1003.302(2) 3.1003.302(2) Modelo de Análisis. 3.1003.302(2) 3.1003.302(2) a) Pilas de Sección Rectangular. En la Lámina. 3.1003.302(2) 3.1003.302( 2) . A A se establece el modelo de

análisis, en el que la rigidez del suelo se representa por la variación en profundidad de su módulo de deformación, E. Dicha variación se asimila a una ley lineal para el caso de suelos granulares granulares con baja cementación y a un valor constante en profundidad para suelos finos preconsolidados o granulares con cementación. Los términos envueltos envueltos en el modelo son los siguientes: siguientes: M, H, V

=

Solicitaciones en la cabeza de la pila en (tonf-m) y (tonf).

PPP

=

Peso propio de la pila en toneladas fuerza (usar pesos unitarios boyantes bajo la napa).

ds

=

Espesor de suelo entre la superficie superficie original del terreno y el el inicio inicio del suelo colaborante en (m).

D

=

Altura de suelo colaborante en la cara lateral de la pila en (m).

A1, A2, B

=

Dimensiones de la sección de la pila en (m).

Z

=

Profundidad a partir del inicio del suelo colaborante en (m).

Z*

=

Profundidad a partir de la superficie original del terreno en (m).

MOP – DGOP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE _____________________________________ ______________________________________________________ ____________________________ ___________

EDICIÓN 2018



3.1003.3 Junio 2004

ZR

=

Profun Profundi didad dad del centro centro de rotac rotación ión (CR) (CR) medid medida a a parti partirr del inici inicio o del suelo colaborante en (m). Longi Longitud tud en compre compresió sión n en (m). (m).

Bc

=

ks, ki

=

Cons Consta tant ntes es de bala balast sto o en (ton (tonf/ f/m m ) que repre represen sentan tan la restr restricc icción ión late latera rall del del suel suelo o cola colabo bora rant nte e sobr sobre e y bajo bajo el cent centro ro de rota rotaci ción ón,, respectivamente.

k!

=

Constante Constante de balasto balasto que represen representa ta la restricci restricción ón al giro en la base de 3 la pila en (tonf/m ).

KH

=

Constante Constante del resorte resorte que represe representa nta la restricci restricción ón al desplaza desplazamien miento to horizontal de la base de la pila en (tonf/m).

!

=

Giro Giro de la pila pila en (rad (rad). ).

qmáx

=

Tensión Tensión de contacto contacto máxima máxima en la base de la pila en (tonf/m (tonf/m ).

f

=

Coeficiente en (tonf/m ) que representa el incremento lineal real con la profund profundidad idad del módulo módulo de deforma deformación ción del suelo suelo colabora colaborante nte que embebe a la pila (ver recuadro de la Lámina 3.1003.302 (2)A).

f eq eq

=

Coef Coefic icie ient nte e equi equiva vale lent nte e en (ton (tonf/m f/m ) para representar representar el incremen incremento to line lineal al con con la prof profun undi dida dad d del del módu módulo lo de defo deform rmac ació ión n del del suel suelo o colaborante que embebe a la pila, medido a partir del inicio del suelo colaborante colaborante (ver Lámina 3.1003.302(2)A). 3.1003.302(2)A).

Eo

=

Módul Módulo o de defor deformac mación ión del del suelo suelo colabo colabora rante nte que que embeb embebe e a la pila pila 2 con valor constante en profundidad en (tonf/m ).

E

=

Módulo de deformación del suelo colaborante que embebe a la pila 2 con variación lineal en profundidad en (tonf/m ).

EB

=

Módul Módulo o de defor deforma mació ción n del del suelo suelo a una una profun profundid didad ad bajo bajo el sello sello de 2 fundación igual al lado menor de la base de la pila en (tonf/m ).

3

2

3

3

Las constantes de balasto y del resorte horizontal basal se expresan como:

k!

k

kS

ki

# 1.7

!

#

#

# 2.8

2.2

7.3

EB A 2 EB B

(1 " 0.83

A 2

(1 " 0.30

B

)

B A 2

si A2

)

$ 0.6

B

(ec. 3.1003.302(2).1)

si A2 > 0.6 0.6 B

(ec. 3.1003.302(2).2)

Eo D Eo

(ec. 3.1003.302(2).3) Módulo de deformación constante con la profundidad. (ec. 3.1003.302(2).4)

D


EDICIÓN 2018


k s = 2,2


f eq Z D

3.1003.3 Junio 2007

(ec. 3.1003.302(2).5) Módulo de deformación variable linealmente con la profundidad

k i = 6,3 f eq

&

d s #

%

D "

f eq ) f ( $ 1 ' 3,3

KH )

(ec. 3.1003.302(2).6)

0,77 E B

!

(ec. 3.1003.302(2).7)

A 2 ( B

(ec. 3.1003.302(2).8)

Las ecuaciones 3.1003.302(2).1, 3.1003.302(2).2 y 3.1003.302(2).8 corresponden a expresiones simplificadas en las que se consideró B c = 0,6 B. Las expresiones 3.1003.302(2).3 a 3.1003.302(2).4 se dedujeron considerando Z R = 0,75 D, lo que implica que no necesariamente se logre equilibrio de fuerzas horizontales, pero ello no introduce errores de consideración, lográndose simplificar la solución del problema. Para analizar la pila con sus resortes se procede por iteraciones sucesivas, partiendo con una longitud en compresión inicial tentativa, hasta que se logre convergencia en el giro, * . En cada iteración se establece el equilibrio de momentos, por ejemplo con respecto al centro de rotación, CR. La ecuación 3.1003.302(2).7 entrega el coeficiente equivalente, f eq, en función del coeficiente de incremento real con la profundidad del módulo de deformación del suelo colaborante, f. Dicha ecuación se dedujo de acuerdo al criterio establecido en el recuadro de la Lámina 3.1003.302(2)A. En la Tabla 3.1003.302(2).A se entregan valores aproximados del coeficiente, f, para suelos arenosos con cohesión baja a nula y para gravas arenosas compactas. También pueden utilizarse los módulos de deformación establecidos en la Tabla 3.1002.406.A, a partir de los cuales se pueden definir los valores de Eo y del coeficiente f. No obstante, los valores de los parámetros del suelo requeridos en el análisis, deberán ser definidos en el informe geotécnico. Mediciones del coeficiente f para suelos de grava arenosa con DR entre 30 % y 65% no existen en estado natural, por lo cual se ha optado por no completar la tabla con extrapolaciones.

TABLA 3.1003.302(2).A COEFICIENTE DE INCREMENTO LINEAL REAL CON LA PROFUNDIDAD DEL MODULO DE DEFORMACION DEL SUELO COLABORANTE 3

Suelo Arena sobre la napa Arena bajo la napa Grava arenosa sobre napa Grava arenosa bajo napa

DR = 30 a 40% 0,28 - 0,55 0,19 – 0,38

Coeficiente f (kgf/cm ) DR = 41 - 65% 0,56 - 1,40 0,40 – 0,85

DR = 66 - 90% 1,43 – 2,40 0,87 – 1,45 3,0 2,0

DR = Densidad relativa


EDICIÓN 2018



3.1003.3 Enero 2014

Para suelos arenosos DR puede determinarse a través de la siguiente ecuación: DR(%) = 100

1,7 N SPT



K  v

0



0,7



(ec. 3.1003.302(2).9)

Donde: NSPT = Valor obtenido con equipo de 60% de rendimiento. Debe corregirse si se em plea equipo de rendimiento diferente 

v0

K

= Tensión efectiva vertical a la profundidad a la cual se midió NSPT, expresada en (kg/cm2) = Coeficiente empírico que depende mayoritariamente del porcentaje de finos, Fc, bajo malla # 200 ASTM (Ver Figura 3.1003.302(2).A)

La ecuación anterior no es aplicable a suelos gravosos, suelos finos y a suelos con cementación. FIGURA 3.1003.302(2).A COEFICIENTE K PARA DETERMINAR LA DENSIDAD RELATIVA (Ishihara, 1993)

Fc : Porcentaje de Finos D50 : Tamaño de partículas que representa el 50% del material

MOP – DGOP – DIRECCIÓN DE VIALIDAD – CHILE _________________________________________________________________

EDICIÓN 2018

EDICIÓN 2018



3.1003.3 Junio 2004

3.1003.302(2) b) Pilas de Sección Circular. En la Lámina 3.1003.302(2)B se establece el modelo de análisis en el que el significado de los términos y sus unidades es similar a los de la pila con sección rectangular, salvo que la sección transversal de la pila queda representada por los diámetros D 1 y D2 y que el módulo de deformación, E B, se determina a una profundidad 0,5 D 2 medida a partir del sello de fundación de la pila. Considerando B c = 0,6 D2, la constante de balasto k! y la constante del resorte basal se expresan como: k!

KH

*

3.6

5

EB

(ec. 3.1003.302(2).10 )

D2

= 0,77 EB D 2

(ec. 3.1003.302(2).11 )

Las constantes de balasto k S y ki se obtienen con las ecs. (3.1003.302(2).3) y (3.1003.302(2).4) si el módulo de deformación del suelo colaborante que embebe la pila es constante con la profundidad y con las ecs. (3.1003.302(2).5) y (3.1003.302(2).6) si el módulo varía linealmente con la profundidad. La constante de balasto k S actúa sobre un frente de dimensiones Z R · D1, mientras que la constante de balasto ki sobre un frente con un ancho que varía desde D 1 hasta D2. El análisis de la pila con sus resortes se efectúa mediante iteraciones partiendo con una longitud en compresión inicial, hasta que se logre convergencia en el giro, ! . En cada iteración se establece el equilibrio de momentos, por ejemplo, con respecto al centro de rotación, CR. 3.1003.302(3) Verificaciones. 3.1003.302(3) a) Capacidad de Soporte. La capacidad de soporte se determinará según lo establecido en el numeral 4.4.7.1 de la Norma AASHTO. 3.1003.302(3) b) Capacidad de los Resortes Laterales. La tensión horizontal " ZS a la profundidad, z, que 2 tomen los resortes representados por la constante de balasto k s, se expresará en (tonf/m ) y deberá verificar las siguientes relaciones:

Solicitación estática

" zp "zs

# 1.5

(ec. 3.1003.302(3).1)

Solicitación sísmica

" zp "zs

# 1.3

(ec. 3.1003.302(3).2)

2

La resistencia pasiva, "zp, se expresa en (tonf/m ) y se determinará con las relaciones siguientes:

" zp * " vz . Kp

Kp

. - c )2 K - 0.75D cos(45 , + / 2) & ( p % L tg(45 / 2) , + ' $

Kp

D * 420.5 K 5 5 tg + K cos(45 , + / 2) - K 1/

3

*

L L

p

1 - sen + 1 , sen +

p0

(ec.3.1003.302(3).3)

(ec.3.1003.302(3).4)

(ec.3.1003.302(3).5)


EDICIÓN 2018

EDICIÓN 2018


en que:

z

MANUAL DE CARRETER

=

!

Profundidad medida a partir del inicio del suelo colaborante en (m). 2

=

Tensión vertical efectiva en (tonf/m ) a la profundidad z, que incluye el peso de la columna de suelo de espesor, d s, que exista sobre el inicio del suelo colaborante.

c

=

Cohesión del suelo colaborante que embebe lateralmente a la pila 2 en (tonf/m ); se considerará nula para suelos en los que su módulo de deformación se asimila a una variación lineal con la profundidad.

"

=

Angulo de fricción interna del suelo colaborante que embebe lateralmente a la pila en (º).

L

=

Dimensión igual a A1 en pilas rectangulares e igual a D 1 en pilas circulares en (m).

KL

=

1- sen"

para suelo suelto

KL

=

1- sen

2

para suelo denso

vz

"

Para una condición de falla no drenada bastará hacer efectiva ! vz suelo, Su.

3.1003.3 Junio 2004

" = 0, reemplazar la tensión vertical

por la tensión vertical total y reemplazar la cohesión, c, por la resistencia no drenada del

Los parámetros resistentes del suelo, c,

"

ó Su, deberán ser definidos por el informe

geotécnico. 3.1003.302(3) c) Deslizamiento en la Base de la Pila. La solicitación horizontal, QH, que tome el resorte basal, KH, deberá verificar las siguientes relaciones: Solicitación estática

Rd

# 1.5

(ec. 3.1003.302(3).6)

# 1.3

(ec.3.1003.302(3).7)

QH

Solicitación sísmica

Rd QH

La resistencia última al deslizamiento, Rd, en la base de la pila se determinará según lo establecido en el numeral 3.1003.301(3) b), pero haciendo E pm = 0. 3.1003.302(3) d) Interacción entre Pilas. Cuando la distancia libre entre pilas, S, dividida por la altura del suelo colaborante, D, sea inferior a 1,50, se modificará la posición del inicio del suelo colaborante, lo que implica multiplicar la altura del suelo colaborante, D, por un coeficiente de reducción, C r , según se indica en la Lámina 3.1003.302(3)D. En consecuencia, el término D se reemplaza por C r $D en las ecuaciones. (3.1003.302(2).3), (3.1003.302(2).4), (3.1003.302(2).5), (3.1003.302(3).3) y (3.1003.302(3).4). La profundidad z se mantendrá medida a partir del inicio del suelo colaborante original (sin interacción entre pilas) y el coeficiente, f eq, presente en las ecs. (3.1003.302(2).5) y (3.1003.302(2).6) se reemplazará por un

*

coeficiente corregido, f , definido como: eq

* eq

f

* 1 + 0.75 C ' % , 4 $ f eq $ (( % ) C & r

(ec.3.1003.302(3).8)

r


EDICIÓN 2018

EDICIÓN 2018



3.1003.3 Junio 2004

en que f eq se determina con la ec. (3.1003.302(2).7 ) en la cual el término D se mantiene inalterado, es decir, como si no existiera interacción entre pilas. Para el sentido de las solicitaciones expuestas en la Lámina 3.1003.302(3) .D la modificación de la altura colaborante se aplica a las pilas 1 y 2; si se revierte el sentido de la solicitación la modificación se aplica a las pilas 2 y 3. 3.1003.302(3) e) Solicitaciones Sísmicas. Para el caso de solicitaciones sísmicas (cíclicas) se utilizarán los valores de f eq y Eo definidos para solicitaciones estáticas, multiplicándolos por los factores de rigidez sísmica, Fr , establecidos en la Tabla 3.1003.302(3).A. Estos factores incorporan las deformaciones elásticas a las que se agregan las deformaciones no recuperables generadas en el suelo por la solicitación cíclica del sismo.

TABLA 3.1003.302(3).A FACTOR DE RIGIDEZ SISMICA PARA FUNDACIONES PROFUNDAS Tipo de suelo Gravas arenosas Arenas Suelos finos parcialmente saturados

Factor de rigidez sísmica, F r Multiplica a f eq Multiplica a Eo 1,6 a 2,2 1,3 a 1,6 0,7 a 1,0 0,8 a 1,0 0,7 a 1,0 0,8 a 1,0

Suelos finos saturados 1,0* a 3,2* 1,0* a 2,0* * Valor inferior si el módulo de deformación para solicitación estática se determina con la deformación no drenada del suelo. Valor superior si el módulo se determina con la deformación del suelo que incluye la deformación no drenada más la deformación por consolidación

3.10 03.302(4)Pilas con Cabezal . El caso de una batería de pilas conectadas por un cabezal se analizará como un marco en el que sus columnas son las pilas. La modelación de la interacción pila suelo colaborante se efectuará según lo indicado en el numeral 3.1003.302(2) considerando 100% del área de la fundación en compresión, mientras que las verificaciones se ceñirán a lo indicado en 3.1003.302(3). Las solicitaciones V, H y M corresponderán a las que actúan sobre el cabezal. 3.1003.303 Fundaciones Piloteadas. 3.1003.303(1) Solicitaciones Horizontales y de Momento. 3.1003.303(1) a) Elásticas y Esfuerzos. Los pilotes sometidos a solicitaciones horizontales y de momento aplicadas en sus cabezas se tratarán como vigas en medio elástico, en las que la colaboración lateral del suelo se inicia a partir de la mayor profundidad entre el inicio del suelo competente y la profundidad de socavación total. Si las solicitaciones corresponden a cargas sísmicas, se considerará una profundidad de socavación igual al porcentaje de la socavación máxima que corresponde al peligro de socavación sísmica (PSS) indicada en el Numeral 3.1004.306. El inicio del suelo competente podrá ser la superficie del terreno, salvo que los horizontes superficiales correspondan a suelos blandos con baja restricción lateral, o bien suelos susceptibles de licuarse durante un evento sísmico. Para suelos en los que el módulo de deformación se asimila a una variación lineal con la profundidad, la elástica y los esfuerzos a lo largo del pilote se obtendrán de las Láminas 3.1003.303(1)A1 y 3.1003.303(1)A2 extraídas de NAVFAC, Design Manual 7.1, en las que se definen los siguientes términos:

T

=

5

E p Ip f

en (m)

eq

P, M

=

Solicitaciones externas en (tonf) y (tonf-m).


EDICIÓN 2018



ds

=

Espesor de suelo entre la superficie original del terreno y el inicio del suelo colaborante expresado en (m).

Ep

=

Módulo de deformación del pilote en (tonf/m ).

=

Diámetro o lado del pilote que se desplaza en contra del suelo en (m).

Ip

=

Momento de inercia de la sección del pilote con respecto a un eje 4 perpendicular al plano de las solicitaciones externas en (m ).

Lp

=

Longitud del pilote medida a partir del inicio del suelo colaborante en (m).

=

Módulo de deformación del suelo que embebe al pilote variable linealmente con la profundidad (E = f eq⋅z), en que z se mide a partir del inicio del suelo 2 3 colaborante; se expresa en (tonf/m ) si la unidad de f eq es (tonf/m ) y la de z es (m).

=

Coeficiente equivalente para representar el incremento lineal con la profundidad del módulo de deformación del suelo colaborante que embebe 3 al pilote que se expresa en (tonf/m ) y que se determina como:

f eq

3.1003.3 Junio 2004

2

d   s   f = f ⋅ 1 + 0,5 eq  b    f

=

El significado del coeficiente, f, se entrega en la Lámina 3.1003.302(2) . A y su valor se obtiene de la Tabla 3.1003.302(2).A, o bien, de la Tabla 4.4.7.2.2A de la Norma AASHTO; las unidades del coeficiente f eq corresponderán a las que se utilicen para el coeficiente f.

Para suelos en los que su módulo de deformación se asimila a un valor constante con la profundidad igual a E 0 se utilizarán las expresiones formuladas en la Lámina 3.1003.303(1) . A3. Los parámetros de rigidez del suelo f ó E 0 deberán ser definidos por el informe geotécnico. 3.1003.303(1) b) Capacidad de Soporte Lateral del Suelo. La tensión horizontal, σHZ, que se desarrolla a 2 una profundidad z entre el suelo y el pilote en la zona colaborante se expresa en (tonf/m ) y deberá verificar las siguientes relaciones: σ

Solicitaciones estáticas

Hp

≥ 1.5

(ec.3.1003.303(1).1 )

> 1.3

(ec.3.1003.303(1).2)

σ

HZ

σ

Solicitaciones sísmicas

Hp

σ

HZ


EDICIÓN 2018

EDICIÓN 2018

EDICIÓN 2018

EDICIÓN 2018



3.1003.3 Junio 2004

La resistencia pasiva, ! Hp, disponible en la zona colaborante a la profundidad z se expresa en 2 (tonf/m ) y se determina como:

! Hp

Kp

) 3 ' % ! &

VZ

)

K p ( 2c

K p $"

(ec. 3.1003.303(1).3)

#

( sen* 1 + sen* 1

(ec. 3.1003.303(1).4)

2

c

=

Cohesión del suelo colaborante que embebe al pilote en (tonf/m ); se considerará nula para suelos en los que su módulo de deformación se asimila a una variación lineal con la profundidad.

*

=

Angulo de fricción interna del suelo colaborante que embebe al pilote en (º).

! VZ =

2

Tensión vertical efectiva en (tonf/m ) a la profundidad z que incluye el peso de la columna de suelo de espesor, d s, que exista sobre el inicio del suelo colaborante.

Si !HZ > 0,8 ! Hp, la tensión de interacción !HZ quedará acotada a 0,8 ! Hp, por lo que el análisis del pilote bajo esta condición se debe repetir, utilizando un inicio modificado del suelo colaborante que se ubica a la profundidad z p, donde se verifique ! HZ = 0,8 ! Hp. Por sobre esta profundidad el suelo se considera plastificado, reemplazándolo por las tensiones 0.8 !Hp que pasan a ser solicitaciones externas según se ilustra en las Láminas 3.1003.303(1)B1 y 3.1003.303(1)B2. La profundidad de plastificación, z p, se acotará de modo que los desplazamientos generados en la superestructura y los esfuerzos en el pilote se mantengan dentro de límites admisibles. De lo contrario, será necesario aumentar la cantidad de pilotes y/o sus secciones resistentes. Para falla no drenada el procedimiento es similar, salvo que en las ecs. (3.1003.303(1).3) y (3.1003.303(1).4) se utilizará la tensión vertical total en lugar de la efectiva, se hará * = 0 y c = Su, en que Su es la resistencia no drenada del suelo a lo largo del fuste del pilote. Los parámetros resistentes del suelo, c,

* ó Su, deberán ser definidos por el informe

geotécnico. 3.1003.303(1) c) Pila – Pilote. Esta estructuración se origina cuando el pilote se prolonga por sobre el nivel del terreno, con o sin disposición de una viga cabezal. En este caso el control de la longitud de suelo plastificado es importante ya que, de lo contrario, los esfuerzos en el pilote y los desplazamientos en la superestructura pueden traspasar los límites admisibles. Por la misma razón, al utilizar una pila - pilote se debería evitar el uso de pilotes cortos. Un pilote se considerará corto si su longitud, L p, verifica las relaciones siguientes: -

Módulo de deformación del suelo que varía linealmente con la profundidad.

Lp , 3,5 T

-

Módulo de deformación del suelo constante con la profundidad.

Lp , 3/ -

La verificación de pilote corto, a través de las relaciones anteriores, se efectuará ignorando la eventual plastificación del suelo colaborante. El uso de pilas - pilotes quedará restringido a pilotes con diámetro igual o superior a 1,5 m. Se podrán emplear pilotes de menor diámetro previa justificación geotécnica - estructural que cuente con la aprobación de la Dirección de Vialidad.


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3.1003.3 Junio 2002

3.1003.303(1) d) Corrección de la Rigidez del Suelo en un Grupo de Pilotes. La interacción horizontal a

través del suelo entre los pilotes de un grupo se cuantifica multiplicando por un factor de corrección, C r , el coeficiente de incremento lineal del módulo de deformación del suelo, f eq, o el módulo de deformación del suelo, Eo, para suelos con módulo de deformación constante con la profundidad. En la Lámina 3.1003.303(1) .D se establecen los valores de C r en función de la distancia normalizada entre ejes de pilotes adyacentes. Para el sentido de las solicitaciones expuestas en esa lámina, el coeficiente de corrección C r se aplica a los pilotes 1 y 2; si se revierte el sentido de la solicitación, el coeficiente de corrección se aplica a los pilotes 2 y 3. 3.1003.303(1) e) Solicitaciones Sísmicas. Para el caso de solicitaciones sísmicas (cíclicas) se utilizarán

los valores de f eq y Eo definidos para solicitaciones estáticas, multiplicándolos por los factores de rigidez sísmica, Fr , establecidos en la Tabla 3.1003.302(3).A, la cual se reproduce como Tabla 3.1003.303(1).A a continuación. Estos factores incorporan las deformaciones elásticas a las que se adicionan las deformaciones no recuperables generadas en el suelo por la solicitación cíclica del sismo. TABLA 3.1003.303(1).A FACTOR DE RIGIDEZ SISMICA PARA FUNDACIONES PROFUNDAS Tipo de suelo Gravas arenosas Arenas Suelos finos parcialmente saturados

Factor de rigidez sísmica, Fr Multiplica a f eq Multiplica a Eo 1,6 a 2,2 1,3 a 1,6 0,7 a 1,0 0,8 a 1,0 0,7 a 1,0 0,8 a 1,0

Suelos finos saturados 1,0* a 3,2* 1,0* a 2,0* * Valor inferior si el módulo de deformación para solicitación estática se determina con la deformación no drenada del suelo. Valor superior si el módulo se determina con la deformación del suelo que incluye la deformación no drenada más la deformación por consolidación


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3.1003.303(1).D Septiembre 2006

Nota: 1) b = diámetro del pilote o lado transversal al sentido de la solicitación. 2) Secciones pos bles de pilotes:

b Ver Nota

2,5

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3.1003.3 Junio 2004

3.1003.303(2) Análisis de un Grupo de Pilotes. 3.1003.303(2) a) Marco Equivalente. Los esfuerzos en los pilotes de un grupo conectados por un cabezal pueden determinarse utilizando el método aproximado denominado marco equivalente, el cual reemplaza la zona enterrada de los pilotes por una longitud de empotramiento, L E. En la Lámina 3.1003.303(2)A se esquematiza el procedimiento que consta de las siguientes etapas: -

-

-

Definición de la longitud de empotramiento para conformar el marco equivalente. Se resuelve el marco equivalente determinando el momento flector y el esfuerzo de corte a lo largo de los pilotes entre el cabezal y el inicio del suelo colaborante. Se designa por M o al momento flector y por Vo al esfuerzo de corte en la sección de los pilotes que coincide con el inicio del suelo colaborante. Con Mo y Vo como solicitaciones externas se determina el momento flector y el esfuerzo de corte a lo largo de los pilotes bajo el inicio del suelo colaborante utilizando los procedimientos establecidos en 3.1003.303(1) a). En la determinación de la longitud de empotramiento, L E, mediante las expresiones formuladas en la Lámina 3.1003.303(2)A y en el análisis de la zona enterrada de los pilotes, el valor de E o o de f eq deberá ser modificado multiplicándolo por el factor de corrección de grupo C r establecido en la Lámina 3.1003.303(1)D y, para el caso sísmico, multiplicándolo además por el factor de rigidez sísmico obtenido de la Tabla 3.1003.303(1).A.

3.1003.303(2) b) Método General. Resuelve el grupo de pilotes incorporando la distribución de la constante de balasto para una variación cualquiera del módulo de deformación del suelo en profundidad. Una vez corregida la constante de balasto por efecto de grupo y por rigidez sísmica se resuelve el sistema mediante un programa computacional para análisis de estructuras. En la Lámina 3.1003.303(2)B se ilustra esquemáticamente el método general. 3.1003.303(3) Efecto de Desplazamientos Horizontales del Suelo. 3.1003.303(3) a) Modelación del Problema. Corresponde a pilotes ubicados en la zona del talud de un terraplén apoyado en suelo blando según se ilustra en la Lámina 3.1003.303(3)A. Las solicitaciones horizontales estáticas sobre el pilote se determinan imponiendo en la base de los resortes de interacción los desplazamientos horizontales del suelo blando y del terraplén, desplazamientos que se determinan ignorando la restricción lateral suministrada por los pilotes. En lugar de imponer desplazamientos en la base de los resortes se podrá imponer fuerzas según el procedimiento establecido por el profesor Tomás Guendelman y que se indica en la Lámina 3.1003.303(3)A. Las solicitaciones sísmicas se evaluarán según lo indicado en 3.1003.405. El modelo planteado para analizar el problema es aplicable en tanto que no exista falla basal del terraplén por una insuficiente capacidad de soporte del suelo blando, lo cual deberá ser verificado por el especialista geotécnico tanto para condiciones estáticas como sísmicas.

3.1003.303(3) b) Desplazamientos Horizontales del Suelo Blando. Corresponden a desplazamientos estáticos inducidos por el peso propio del terraplén que se determinan utilizando las relaciones siguientes, cuyos términos se explicitan en la Lámina 3.1003.303(3)A: n

" i

! i

%

%

0.5

(& ! i $ h)

#

0.5 ! h

i

* t $ H t E

i

(ec. 3.1003.303(3).1)

i

B $L

'B

)

Z

( 'L i

)

Z

( i

(ec. 3.1003.303(3).2)


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en que:


3.1003.3 Junio 2007

desplazamiento horizontal en el centro de la capa i del suelo blando en (m); δi = Zi = profundidad del centro de la capa i medida desde la base del terraplén en (m); h = espesor de las capas en que se subdivide el suelo en (m); 3 peso unitario del terraplén en (tonf/m ); γt = Ht = altura del terraplén en (m); 2 Ei = módulo de deformación del suelo en el centro de la capa i en (tonf/m ); B y L = dimensiones expresadas en (m) y definidas en la Lámina 3.1003.303(3) .B.

3.1003.303(3) c) Constante del Resorte de Interacción Suelo-Pilote. La constante del resorte para las capas en que se subdivide el suelo blando se determina mediante las relaciones siguientes:

en que:

Ki

= ki ⋅ h

ki

= 0.9

(ec. 3.1003.303(3).3)

Ei

(ec. 3.1003.303(3).4)

b

Ki = constante del resorte en el centro de la capa i en (tonf/m); 3 ki = constante de balasto horizontal en el centro de la capa i en (tonf/m ); b = diámetro o lado del pilote que se opone al desplazamiento del suelo en (m).

Además de los resortes de interacción del suelo blando es necesario determinar los resortes de interacción entre el relleno del terraplén y el pilote. Para tal efecto se utilizan las relaciones 3.1003.303(3).3 y 3.1003.303(3).4 reemplazando el módulo E i por el del relleno del terraplén, E t ≈ f·Z*, en que la profundidad Z* aparece definida en la Lámina 3.1003.303(3) . A. El coeficiente f se obtiene de la Tabla 3.1003.302(2).A, o bien se deduce de la Tabla 4.4.7.2.2A de la Norma AASHTO. El tramo de pilote embebido en el suelo firme se representa por el resorte de interacción, K s, cuyo valor se determina mediante las ecs. 3.1003.303(3).3 y 3.1003.303(3).4 introduciendo el módulo de deformación del suelo firme. 3.1003.303(3) d) Estados de Carga. En la Tabla 3.1003.303(3).A se exponen los distintos estados de carga que pueden actuar sobre los pilotes según sea la secuencia constructiva que se utilice, así como los correspondientes módulos de deformación, E i, del suelo blando a utilizar en las ecuaciones 3.1003.303(3).2 y 3.1003.303(3).4.

TABLA 3.1003.303(3).A MODULOS DE DEFORMACION PARA ANALISIS DEL DESPLAZAMIENTO DE SUELOS BLANDOS EN TORNO A PILOTES Estado de Carga

Procedimiento

Pilote instalado después de construido el terraplén y con el suelo blando consolidado Pilote instalado al cabo de un tiempo t < tc después de construido el terraplén, en que t c es el tiempo de consolidación del suelo blando.

No se requiere ya que no se inducen desplazamientos de importancia práctica sobre los pilotes.

Usar Ei ≈ 1,5 Eui, en que E ui es el módulo de deformación no drenado del suelo en el centro de la capa i. El desplazamiento δi que se obtenga con las ecs 3.1003.303(3).1 y 3.1003.303(3).2 se multiplica por el factor R c = 1-U, en que U es el grado de consolidación del suelo blando al cabo del tiempo, t. Pilote instalado antes de construir el Usar Ei ≈ 0,6 Eui. terraplén. El módulo de deformación no drenado del suelo blando, el módulo de deformación del relleno del terraplén y el módulo de deformación del suelo firme deberán ser especificados en el informe geotécnico

3.1003.304 Suelos Licuables. Para arenas sueltas u otros suelos potencialmente licuables, saturados, se debe considerar en forma especial el estudio del fenómeno de licuación, situación que es generada por la acción sísmica y que produce tanto pérdida de resistencia como de rigidez en la masa de suelo. Es necesario por lo tanto, realizar una evaluación del potencial de licuación considerando los criterios que se indican en el apéndice 10 de la Norma AASHTO LRFD y LRFD Guidelines for Seismic Design of Highway Bridges (Anexos B y D).


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3.1003.4


3.1003.4 Junio 2002

MUROS DE CONTENCION

En la Sección 5 de la Norma AASHTO se entregan las disposiciones y criterios de diseño para los muros de contención. Estas disposiciones deberán ser respetadas en su totalidad en los diseños desarrollados en Chile, considerando las modificaciones o complementos que se incluyen en los tópicos siguientes. Conforme se señala en el Artículo 5.2.1 de la Norma AASHTO, la selección del tipo de muro se basará en la evaluación de diferentes aspectos, entre los cuales se pueden citar la magnitud y dirección de las cargas, profundidad de los suelos competentes de fundación, capacidad resistente para las cargas sísmicas, presencia de factores ambientales nocivos, proximidad de restricciones físicas, tolerancia ante asentamientos diferenciales, apariencia superficial de los muros y facilidades y costos de la construcción. En el tópico 3.1002.4 del presente Manual se entregan los requisitos generales del Reconocimiento Geotécnico para desarrollar los estudios de las fundaciones de los puentes y obras anexas. En todo lo que no se contradiga con esas disposiciones, regirá lo establecido en el Artículo 5.3 de la Norma AASHTO. El comportamiento que en general han tenido los muros cantilever de hormigón armado en un país de alta sismicidad como es Chile, ha sido satisfactorio. Por tal motivo, las disposiciones que se tratan en la presente sección se refieren a este tipo de muros y a muros gravitacionales. El empleo de muros anclados, muros de tierra estabilizados mecánicamente (TEM) y muros de módulos prefabricados deberán contar con bases de diseño aprobadas expresamente por la Dirección de Vialidad, sin perjuicio de cumplir con las disposiciones establecidas en las Secciones 5.7, 5.8 y 5.9 de la Norma AASHTO. Los modelos de análisis planteados en el presente tópico de Muros de Contención pueden ser reemplazados por otros publicados en la literatura técnica, siempre y cuando tengan un respaldo teórico válido y cuenten con la aprobación de la Dirección de Vialidad. 3.1003.401 Condiciones Generales. 3.1003.401(1) Tipos de Muros de Contención. Se contemplan muros gravitacionales y muros cantilever

con y sin contrafuertes, los que se representan esquemáticamente en la Lámina 3.1003.401(1) . A. El suelo retenido por el muro de contención puede estar constituido por un sistema mixto relleno-suelo natural o solo por relleno. Para la materialización del relleno se utilizarán materiales granulares con compactación controlada, salvo casos especiales en los que se podrán utiliz ar rellenos de suelo fino con c ompactación controlada y rellenos granulares masivos compactados por la maquinaria utilizada para su colocación. Los casos especiales se restringirán a situaciones en las que no existan estructuras apoyadas en el suelo retenido, o a casos con estructuras poco sensibles a asentamientos y cuya funcionalidad no sea perturbada por tales asentamientos. 3.1003.401(2) Características del Suelo Retenido.

3.1003.401(3) Altura del Muro y Altura de Diseño. La altura del muro, H m,

para determinar el desplazamiento horizontal en su coronación y la altura de diseño, H, para determinar los empujes de tierra se definen en la Lámina 3.1003.401(1) . A. Para el caso particular en que el suelo retenido presente un talud quebrado como el indicado en la Lámina 3.1003.401(3) . A, se modifica primeramente la geometría del talud, para posteriormente definir la altura, H.


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3.1003.4 Junio 2004

3.1003.401(4) Muros en Laderas. Los muros de contención que retienen laderas laderas con una inclinación, i, se anali analizar zarán án con la metod metodolo ología gía expue expuesta sta en este este capítu capítulo, lo, la cual cual es aplica aplicable ble cuand cuando o el suelo suelo falla falla localmente en la vecindad del muro. Ello presupone que la estabilidad global de la ladera, especialmente para una condición sísmica, es adecuada. De lo contrario, se requerirá un análisis diferente que deberá ser efectuado por un especialista geotécnico. 3.1003.402 3.1003.402 Empujes de Tierra Tierra Estáticos. Estáticos. 3.1003.402(1) Parámetros de Diseño. 3.1003.402(1) a) Resistencia al Deslizamiento. La resistencia última al deslizamiento en la base del muro y los parámetros para calcularla se ceñirán a lo establecido en 3.1003.301(3) b). La incorporación de la resistencia pasiva se ceñirá a lo indicado en 3.1003.301(2) a). 3.1003.402(1) 3.1003.402(1) b) Parámetros Base del Suelo Retenido. Dependiendo Retenido. Dependiendo de la estratigrafía del suelo retenido se determinará su cohesión base, c*, y su ángulo de fricción base, ! *, según los criterios establecidos en la Lámina 3.1003.402(1)B. experimente te el Por otra parte, según según sea la deforma deformación ción horizont horizontal al normaliza normalizada, da, "/Hm, que experimen muro en su coronación, el par base c* - !* definido en la Lámina 3.1003.402(1)B se corregirá para obtener el correcc cció ión n se efec efectu tuar ará á medi median ante te el par c-! de diseñ diseño o a utiliz utilizar ar en las expre expresio sione nes s del del empu empuje je. La corre coeficiente Cr empleando las relaciones siguientes: c =c* =c* # Cr ! =!o + Cr ( !* - !o) ; C r

en que:

= "/Hm ("/Hm) A = "

=

!o

=

'

(ec. 3.1003.402(1).1) 3.1003.402(1).1) Si Cr > 1.0 usar Cr = 1.0

" / Hm %" / Hm& A

(ec. 3.1003.402(1).2)

(ec. 3.1003.402(1).3) 3.1003.402(1).3)

desplaza desplazamien miento to horiz horizonta ontall normal normalizad izado o que que experim experimenta enta el muro muro en su su corona coronación ción.. desplaza desplazamien miento to horizont horizontal al normaliza normalizado do para para alcanzar alcanzar la condició condición n activa, activa, el cual se establece en la Tabla 3.1003.402(1).A. Desplaza Desplazamie miento nto horizonta horizontall en la coronac coronación ión del muro debido debido a su deformac deformación ión más el desplazamiento por giro y traslación horizontal de su fundación originado por la deformación elástica del suelo. ángul ángulo o de fricci fricción ón equiv equivale alente nte para para una una condic condición ión de despl desplaza azamie miento nto nulo, nulo, cuyo cuyo valor se establec establece e en la Tabla Tabla 3.100 3.1003.40 3.402(1) 2(1).B. .B.

Salvo situaciones especiales de muros rígidos apoyados en roca, como por ejemplo muros con contrafuertes, para efectos de diseño se considerará condición activa. Ello se traduce en adoptar C r = 1,0 en la ecuación (3.1003.402(1).2) para definir el ángulo de fricción de diseño, !. Sin embargo, la definición de la cohesión de diseño mediante la ecuación (3.1003.402(1).1) debe ser tratada en forma diferente. En efecto, si el coeficiente Cr obtenido con la ecuación (3.1003.402(1).3) resulta mayor que 1,0, su valor para definir la cohesión de diseño, c, toma valores inferiores a 1,0. Esta disminución depende del tipo de suelo y se torna más relevante a medida que aumente el desplazamiento horizontal normalizado en la coronación del muro, "/Hm. Por lo anterior, si el muro va a estar sometido a solicitaciones sísmicas, el desplazamiento, ", en su coronación debe incluir, además, los corrimientos horizontales inducidos por dichas solicitaciones sísmicas. En consecuencia, el valor de la cohesión de diseño, c, deberá estar respaldado por un informe geotécnico * que establezca su valor base, c , y la disminución de dicho valor base cuando C r > 1,0. De lo contrario se considerará c = 0. La cohesi cohesión ón movili movilizad zada a en el plano plano fictic ficticio, io, c f , se consid consider erará ará nula y el ángulo ángulo de fricci fricción ón movilizado en el plano ficticio como $ f = 0,5·!r


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3.1003.4 Junio 2004

TABLA 3.1003.402(1).A DESPLAZAMIENTO HORIZONTAL NORMALIZADO PARA ALCANZAR CONDICION ACTIVA Suelo retenido Grava arenosa densa Grava arenosa compacidad media y suelta Arenas densas densas Arenas compacidad compacidad media Arenas sueltas Limos compactos Arcilla CL compactada; compactada; arcilla CL consistente consistente Arcilla blanda

( /Hm)A -3 0,7 x 10 -3 2,0 x 10 -3 0,9 x 10 -3 2,0 x 10 -3 3,5 x 10 -3 2,0 x 10 -2 10 -2 2,0 x 10

TABLA 3.1003.402(1).B ANGULO DE FRICCION EQUIVALENTE

φ* 30º 32º 34º 36º 38º 40º 42º 44º

φo 19,5º 21,2º 22,8º 24,7º 26,4º 28,3º 30,2º 32,1º

3.1003.402(2) Modelo de Análisis. Para determinar el empuje estático se utilizarán las expresiones establecidas en las Láminas 3.1003.402(2)A y 3.1003.402(2)B, las que serán tanto más válidas en tanto se verifique i < φ. Si i > φ hacer φ = i, lo que implica sobrevalorar el empuje ya que, para que se verifique i > φ, el suelo debe presentar cohesión, la cual no se incluye en la expresión del coeficiente de empuje estático Ke. En estricto rigor, si i > φ el empuje estático se debe determinar mediante un análisis de estabilidad, empleando métodos métodos tales como Bishop modificado, Janbu, Spencer u otro método aceptado por la práctica profesional, en los que se incluya la cohesión del suelo. Se deberá tener en cuenta la limitación del modelo de análisis expuesta en el Numeral 3.1003.401(4) para muros de contención en laderas.

3.1003.402(3) Factores de Seguridad. Los factores de seguridad para la condición estática en muros de contención en general y en muros de contención de estribos, serán: Deslizamiento

FSED

Volcamiento

FSEV

∑ Fuerzas horizontales resistentes ≥ 1.5 ∑ Fuerzas horizontales solicitantes ∑ Momentos volcantes resistentes = ≥ 1.5 ∑ Momentos volcantes solicitantes

=

(ec. 3.1003.402(3).1) (ec. 3.1003.402(3).2 )

MOP – DGOP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE __________________________________________ ___________________________________________________________ _______________________ ______

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3.1003.4 Junio 2002

Para evaluar los factores de seguridad las fuerzas T e1, Te2 y Ee se tratarán como fuerzas solicitantes. Así por ejemplo, el efecto de T e1 y T e2 en el cálculo de FSEV se incorporará como un momento volcante negativo, que se incluye con signo negativo en el denominador, y no como un momento resistente incluido con signo positivo en el numerador. El efecto del resto de las fuerzas tales como W m, W s, W q y ωs se tratará como momento volcante resistente. Los momentos volcantes resistentes y solicitantes se evaluarán con respecto al punto O indicado en las Láminas 3.1003.402(2)A y 3.1003.402(2)B. La fuerza Wq se podrá incorporar en tanto que la sobrecarga, q, se haya incluido en la ecuación (1) para determinar el empuje del suelo. 3.1003.403 Empujes de Tierra Sísmicos. 3.1003.403(1) Modelo de Análisis. Para determinar la componente sísmica del empuje, σs, se utilizarán

las expresiones basadas en Mononobe y Okabe las cuales se formulan en las Láminas 3.1003.403(1)A y 3.1003.403(1)B. La expresión del coeficiente de empuje sísmico de Mononobe y Okabe establecida por la ec. (3) de la Lámina 3.1003.403(1) . A, será tanto más válida en tanto se verifique (i + θ) < φ. Si (i + θ) >φ hacer φ = i + θ, lo que implica sobrevalorar la componente sísmica del empuje ya que, para que se verifique (i + θ) > φ, el suelo debe presentar cohesión, la cual no se incluye en la expresión del coeficiente de empuje sísmico Ks. En estricto rigor, si i + θ > φ se debe determinar el empuje resultante estático más sísmico mediante un análisis de estabilidad, empleando métodos tales como Bishop modificado, Janbu, Spencer u otro método aceptado por la práctica profesional, en los que se incluya la cohesión del suelo. Se deberá tener en cuenta la limitación del modelo de análisis expuesta en el Numeral 3.1003.401(4) para muros de contención en laderas. El coeficiente sísmico, Cs, a utilizar en el diseño del muro de contención se determinará como Cs = 0.5A’0, en que A’ 0 es el coeficiente de aceleración máxima efectiva establecido en la Tabla 3.1004.302.A. Se exceptuarán situaciones especiales y a criterio de la Dirección de Vialidad, en las que el coeficiente sísmico de diseño se determinará sobre la base de corrimientos sísmicos permanentes preestablecidos (ver 3.1003.403(2) c)). La componente sísmica calculada con las expresiones de las Láminas 3.1003.403(1)A y 3.1003.403(1)B se superpondrá al empuje estático. 3.1003.403(2) Parámetros de diseño. 3.1003.403(2) a) Resistencia al Deslizamiento. La resistencia última al deslizamiento en la base del muro

y los parámetros para calcularla se ceñirá a lo establecido en 3.1003.301(3) b), mientras que la incorporación de la resistencia pasiva se ceñirá a lo indicado en 3.1003.301(2) d). 3.1003.403(2) b) Parámetros del Suelo Retenido. Salvo casos especiales de muros rígidos apoyados en roca, como por ejemplo muros con contrafuertes, para efectos de diseño se considerará condición activa .

Ello se traduce en adoptar C r = 1,0 en la ec. (2) del Numeral 3.1003.402(1) b) para definir el ángulo de fricción de diseño, φ. La cohesión de diseño, c, se evaluará según lo establecido en el Numeral 3.1003.402(1) b). El ángulo de fricción movilizado en el plano ficticio, δf , corresponderá al determinado para el caso estático ( δf = 0,5 · φr ), en tanto que la cohesión movilizada en dicho plano será nula (c f = 0).


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3.1003.4 Septiembre 2003

3.1003.403(2) c) Coeficiente Sísmico. El coeficiente sísmico vertical se considerará nulo, mientras que el coeficiente sísmico horizontal de diseño, C s, se determinará como C s = 0,5 A’0, en que A’0 es el coeficiente de aceleración máxima efectiva establecido en la Tabla 3.1004.302.A . Esta forma de definir el coeficiente sísmico de diseño se basa en aceptar que el muro de contención pueda experimentar un corrimiento sísmico permanente, !s, cuando en algunos instantes del sismo la aceleración del suelo sobrepase el valor asociado al Cs de diseño. Salvo situaciones especiales y a criterio de la Dirección de Vialidad, en las que se requiera diseñar el muro en base a corrimientos sísmicos permanentes preestablecidos (por ejemplo para proteger estructuras sensibles a asentamientos emplazadas dentro de la cuña definida por el plano a 45º en la Lámina 3.1003.401(3)A), para efectos de diseño bastará definir el coeficiente sísmico como C s = 0,5· A'0. El coeficiente sísmico de diseño, Cs, para cumplir con corrimientos sísmicos permanentes preestablecidos se determinará utilizando las curvas y el procedimiento establecido en la Lámina 3.1003.403(2)C. 3.1003.403(2) d) Area en Compresión. Para la acción combinada de las solicitaciones estáticas más la componente sísmica, el área en compresión en el sello de fundación del muro se ceñirá a lo establecido en 3.1003.301(3) a). 3.1003.403(2) e) Factores de Seguridad. Los factores de seguridad para la condición sísmica en muros de contención en general, determinados con el empuje estático más la componente sísmica del empuje, serán: Deslizamiento Volcamiento

FSSD FSSV

" "

1,1 1,15 FSSD

La condición FSSV " 1.15 FSSD debe verificarse cualquiera sea el valor de FSSD. Esta condición no será exigible si se verifica FSSV " 1,0 para C s = A’0. Para el cálculo de estos factores de seguridad se considerará 100% de la fuerza de inercia del suelo sobre la zarpa trasera del muro y 100% de la inercia del muro 3 . Para el caso particular de muros de contención de estribos se mantendrá lo expuesto para muros de contención en general, salvo que el factor de seguridad sísmico al deslizamiento deberá verificar FSSD " 1,25. 3.1003.403(2) f) Dimensionamiento Estructural. Los esfuerzos en la elevación del muro requeridos para el dimensionamiento estructural se determinarán considerando los empujes de tierra, 100% de la inercia del muro y la fuerza de inercia del suelo sobre la zarpa trasera, F I, expresada en (tonf/m) y definida a través de la siguiente relación: FI en que:

Cs

=

=

Cs · Ws · RI

(ec. 3.1003.403(2).1)

Coeficiente sísmico de diseño (adimensional) obtenido como C s = 0.5 A’0, independientemente que para determinar los factores de seguridad FSSD y FSSV se utilice un coeficiente sísmico sobre la base de corrimientos permanentes preestablecidos.

Ws =

Peso del suelo sobre la zarpa trasera en (tonf/m); y

RI

Factor de carga establecido en la Lámina 3.1003.403(2)F.

=

Los esfuerzos en la fundación del muro requeridos para el dimensionamiento estructural se determinarán en la forma antes indicada, salvo que en la ecuación. (3.1003.403(2).1) se utilizará R I = 1,0. 3

El empleo de 100% de la fuerza de inercia del suelo sobre la zarpa trasera, F I, equivale a determinarla como F I = Cs·Ws, en que C s es el coeficiente sísmico de diseño y Ws el peso del suelo sobre la zarpa trasera. Ello es perfectamente válido para el cálculo del factor de seguridad sísmico al deslizamiento y es conservador para el cálculo del factor de seguridad sísmico al volcamiento.


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3.1003.4 Junio 2004

3.1003.404 Muros Rígidos. Este tipo de muro se presenta cuando el coeficiente C r definido en la ecuación (3.1003.402(1).2) es menor que 1,0. Ello se genera en muros de gran rigidez (por ejemplo, con contrafuertes) fundados en un medio muy rígido (por ej. roca), o por estar apuntalados con elementos de arriostre rígidos. Para situaciones en las que 0 < C r ! 1,0 el análisis requerirá la participación de un especialista geotécnico. Por el contrario, si se adopta una condición de rigidez extrema se considerará Cr = 0 con lo cual c f = " f = 0 y el empuje estático, # er , se determinará como: #er = (1- sen "r ) ($r z + q)

(ec. 3.1003.404.1)

2

3

en que # er se expresa en (tonf/m ) si el peso unitario del relleno, $ r , se expresa en (tonf/m ), la sobrecarga, 2 q, en (tonf/m ), la profundidad, z, en (m) y el ángulo de fricción del relleno en (º). En la Lámina 3.1003.404 A se representa el empuje estático para un muro gravitacional y uno cantilever. La componente sísmica del empuje, #sr , se considerará constante en profundidad según se indica en la Lámina 3.1003.404 B y se determinará a través de la siguiente relación: #sr = Ksr · #

* er

(ec. 3.1003.404.2)

*

en que # er se determina con la ecuación (3.1003.404.1), haciendo z = H y K sr se obtiene de la Tabla 3.1003.404.A.

TABLA 3.1003.404.A COEFICIENTE DE EMPUJE SISMICO PARA MUROS RIGIDOS, Ksr r

36º 39º 42º 45º

Cs = 0,20 0,282 0,292 0,308 0,325

Ksr Cs = 0,30 0,498 0,508 0,525 0,556

Cs = 0,40 0,745 0,745 0,775 0,825

Considerando que se trata de muros con desplazamiento nulo, para todo efecto el coeficiente sísmico de diseño, C s, corresponderá al valor de A’ 0 establecido en la Tabla 3.1004.302.A. La verificación al volcamiento y deslizamiento se hará de modo que FSED = FSEV % 1,5 y que FSSD = FSSV % 1,0; el dimensionamiento estructural se regirá por lo establecido en 3.1003.403(2) f), salvo que en este caso y para todo efecto el factor de carga R I se considerará igual a 1,0. Habida cuenta que el diseño se efectúa con C s = A’0, el porcentaje mínimo de área en compresión establecido en el Numeral 3.1003.301(3) a) podrá reducirse a la mitad. Por la misma razón, los esfuerzos que se obtengan en los elementos estructurales del muro corresponden a valores que no requieren ser mayorados.


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3.1003.405 Estribos Transparentes . El empuje estático y su componente sísmica que actúa sobre las

columnas de un estribo transparente embebidas en el talud de un terraplén, sean éstas elementos apoyados en una fundación directa o bien elementos tipo pila – pilote, se determinará según lo indicado en la Lámina 3.1003.405.A. Para tal efecto se considerará condición activa con c = 0, ϕ = ϕr,  = r y un coeficiente sísmico de diseño Cs = 0.5 A’0. Si el estribo transparente está conformado por un sistema pila – pilote inserto en un terraplén apoyado sobre suelo blando, el empuje estático se evaluará según lo expuesto en el Numeral 3.1003.303(3), mientras que la componente sísmica del empuje se evaluará según lo indicado en la Lámina 3.1003.405.A. La determinación de los empujes sobre estribos transparentes debe ir acompañada de una verificación de la estabilidad de la fundación del terraplén cuando el suelo de apoyo es blando. Dicha verificación deberá estar incluida en el informe geotécnico. 3.1003.406 Muros de Tierra Mecánicamente Estabilizados. La tecnología de suelos mecánicamente

estabilizados fue desarrollada en Francia hace más de 35 años como una alternativa técnica y económica a la solución tradicional de muros de contención en hormigón armado. El empleo de los muros de tierra estabilizados mecánicamente (TEM) ha crecido en forma significativa en el país en los últimos años con la llegada de distintos sistemas, cuyos proveedores se han preocupado no solo de suministrar los elementos prefabricados que permiten construir la estructura de refuerzo del suelo, sino también han otorgado la asistencia técnica adecuada durante las etapas de estudio, planificación y construcción, obteniendo de este modo un sistema coherente y seguro. El sistema de muros TEM consiste en la estabilización de una masa de suelo a través de la inclusión de capas de armadura de refuerzos, que pueden ser metálicas (inextensibles) o poliméricas (extensibles) intercaladas entre capas de relleno granular seleccionado. Las armaduras se disponen horizontalmente, generalmente perpendiculares a unas placas o dovelas formadas por elementos prefabricados. Estas placas o dovelas se unen entre sí de forma no rígida, constituyendo el paramento exterior de la obra de sustentación. Básicamente, un muro de tierra estabilizado mecánicamente es una masa de suelo cuyas propiedades mecánicas son mejoradas, mediante la colocación de refuerzos emplazados en forma paralela a la dirección principal de los esfuerzos, para compensar la baja resistencia a la tracción del suelo. El mejoramiento de las propiedades de tracción son el resultado de la interacción entre el refuerzo y el suelo. El mecanismo de transferencia de los esfuerzos puede ser por fricción y/o por resistencia pasiva dependiendo de la geometría de los refuerzos. Las disposiciones que se han tratado en el presente tópico 3.1003.4 de muros de contención no son aplicables a muros anclados, muros de tierra estabilizados mecánicamente (TEM) y muros de módulos prefabricados, los cuales deberán contar con bases de diseño especiales aprobadas expresamente por la Dirección de Vialidad. El diseño de los muros TEM deberá cumplir con las disposiciones establecidas en la Norma AASHTO o la Norma ASHTO LRFDa menos que las bases de diseño especiales aprobadas por la Dirección de Vialidad establezcan lo contrario. En la publicación de la Federal Highway Administration FHWA-NHI-00043 “Mechanically Stabilized Earth Walls and Reinforced Soil Slopes Design and Construction Guidelines” se encuentra una guía detallada para el diseño de los muros TEM, con antecedentes de los principales sistemas que se encuentran actualmente en uso en Estados Unidos. Dada la alta sismicidad del país, el empleo de muros TEM se ha restringido a los casos que se enuncian a continuación: − −

Muros de Contención. Muros de alas de estribos tanto de pasos desnivelados como de puentes.


___________________________________________________________

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EDICIÓN 2018         

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3.1003.4 Junio 2007

No se considera su uso para confinar terraplenes sobre los cuales se apoyarán machones de descarga de superestructuras de puentes u otras estructuras sensibles a asentamientos diferenciales, a no ser que las condiciones geométricas del emplazamiento de la obra no permitan una solución tradicional de hormigón armado. En tal caso, la Dirección de Vialidad podrá aprobar su uso, previa presentación por escrito de los motivos que justifican su empleo, acompañados por los antecedentes técnicos de respaldo. Por otro lado, se deberá verificar las condiciones establecidas en los artículos 5.2.1.4 de la norma AASHTO Estándar y 11.10.1 de la norma AASHTO LRFD, bajo las cuales los muros TEM no deberían ser utilizados y aquellas, bajo las cuales deben ser utilizados bajo condiciones especiales. Antes de iniciar cualquier trabajo, el Contratista y el Proveedor del sistema de estabilización a utilizar, deberán presentar a la Dirección de Vialidad, para su aprobación, el proyecto constructivo completo del muro TEM, consistente con el resto del Proyecto y de acuerdo a bases de diseño aprobadas por la Dirección de Vialidad. El proyecto constructivo se ajustará a las siguientes condiciones mínimas:

− Sistema patentado y homologado en su país de origen. − Se deberá demostrar un comportamiento satisfactorio de los muros propuestos en regiones de alta − − −

−

sismicidad. El diseño estructural se deberá realizar ciñéndose a las disposiciones de las secciones 5.8 de la norma ASSHTO 2002 o 11.10 de la norma AASHTO LRFD y sus actualizaciones posteriores. La vida útil de diseño para los efectos de la aplicación de las disposiciones del Artículo 5.8.6 de la Norma AASHTO o 11.10.6.4 de la norma AASHTO LRFD, será la indicada en la Tabla 3.1003.406.A. El diseño sísmico de los muros TEM se ceñirá a las disposiciones del Artículo 5.8.9 de la Norma AASHTO 2002. El Coeficiente de Aceleración Efectiva Máxima será el establecido en la Tabla 3.1004.302.A y el coeficiente de aceleración sísmico de diseño se deberá determinar de la siguiente manera Am=(1.45-Aò)*Aò. No se aceptarán reducciones de A m. Dado que el diseño sísmico no considera directamente la deformación lateral que pueda ocurrir durante el sismo, es necesario que en la zonas sísmicas 2 y 3, donde se esperen eventos sísmicos con aceleraciones efectivas máximas mayores o igual a 0.3g, se ejecute un análisis detallado de las deformaciones laterales de la estructura producidas por las cargas sísmicas y verificar que no excedan las tolerancias admitidas por este manual.

TABLA 3.1003.406.A VIDA UTIL DE DISEÑO Elemento

Vida Util, T

Estribos Alas de Estribos Muros de Contención Otra estructura

100 años 100 años 75 años Mínimo 75 años

La presentación del proyecto constructivo de los muros TEM deberá cumplir con las exigencias especificadas para un Estudio Definitivo, en la Sección 3.1005, Presentación de los Estudios, del presente capítulo. 3.1003.406(1) Revestimientos. Los elementos de revestimiento deberán ser rígidos de hormigón y se deberán verificar estructuralmente considerando todas las solicitaciones horizontales actuantes y además diseñadas para resistir las potenciales tensiones provocadas por las operaciones de compactación durante la construcción. Además le deben agregar valor estético a la obra y proteger al suelo del fenómeno de erosión y contaminación producido por agentes naturales o corrosivos. Los espesores mínimos según AASHTO LRFD artículo 11.10.2.3.1 deberán ser de 14 cm en la zona de influencia de las uniones embebidas y 9 cm en el resto. 3.1003.406(2) Relleno. El material de relleno debe cumplir con la graduación dada por la norma AASHTO 2002 División II artículo 7.3.6.3.


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3.1003.4 Junio 2007

Si el diseño se hace con ángulo de fricción mayor a 35º se deberá respaldar este valor mediante ensayes geotécnicos específicos del material a utilizar. Requerimientos electro químicos del suelo de relleno para refuerzos inextensibles. PH entre 5 a 10 Resistividad ≥ 3000 ohm-cm Cloruros ≤ 100 ppm Sulfatos ≤ 200 ppm Contenido Orgánico ≤ 1% Requerimientos electro-químicos del suelos de relleno para refuerzos extensibles. PH entre 4,5 a 9 Contenido orgánico del suelo ≤ 1% Podrán utilizarse otros suelos como relleno previa aprobación de la Dirección de Vialidad. 3.1003.406(3) Tolerancias. Asentamientos Diferenciales H/500 para paneles de hormigón H/200 para bloques de hormigón construidos por segmentos Asentamiento total máximo

5 cm.

En caso de muros TEM sobre suelos blandos o sobre rellenos colocados sobre suelos blandos, ésto debería dejarse a criterio del especialista geotécnico quien estimará los asentamientos diferenciales que pueda experimentar el revestimiento estableciendo las medidas correctivas que procediesen. Deformaciones Horizontales H/200 Etapa de Montaje H/200 Etapa de Servicio (Estático + Sísmico) 3.1003.406(4) Espaciamientos en Refuerzos. El espaciamiento vertical máximo entre capas de refuerzo deberá ser de 81 cm para paneles, para el caso de bloques el menor entre 81 cm y dos veces el ancho del bloque. Espaciamientos mayores podrán ser aprobados por la Dirección de Vialidad siempre que se cuenten con revestimientos rígidos y se controlen las deformaciones. 3.1003.406(5) Cargas debido al Impacto. Cuando se construyan barreras o parapetos sobre los muros TEM las capas superiores de refuerzo deberán ser diseñadas para resistir una carga horizontal de impacto según lo señalado en la norma AASHTO o de lo contrario, deberán quedar desvinculadas de los muros TEM en su totalidad.

3.1003.407 Muros con Anclaje Activo (Muros Anclados). Los muros anclados deberán diseñarse de acuerdo con lo especificado en la sección 11.9 de la norma AASHTO LRFD, además de considerar los criterios que se enuncian a continuación. Dependiendo de su vida útil los muros anclados se pueden clasificar en permanentes y temporales. 3.1003.407(1) Muro Anclado Permanente. Para el caso de un muro anclado permanente, cuya función de arriostre debe mantenerse durante un lapso prolongado, y cuando se requiera controlar los desplazamientos laterales para evitar el agrietamiento de alguna estructura vecina que sea sensible a un asentamiento diferencial o evitar el agrietamiento de un camino cercano, se recomienda diseñar con un coeficiente sísmico Cs = A’o. El hecho de que se aplique una tensión de bloqueo elevada para proteger estructuras vecinas, no significa que el suelo no se deforme durante la etapa de construcción. En efecto, si el muro pantalla de contención está arriostrado en profundidad por varios niveles de anclajes, al excavar para pasar de un nivel donde ya se han colocado al inmediatamente inferior, se generarán desplazamientos en la entibación que conducen hacia una condición de empuje activa. Sin embargo, las mediciones efectuadas indican que el estado activo pleno en el suelo no se alcanza, recomendándose en estos casos utilizar el ángulo de fricción corregido Ø y la cohesión corregida c de acuerdo a lo especificado en 3.1003.402 (1).


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3.1003.4 Junio 2007

Para los casos en que los desplazamientos laterales no afecten estructuras o vías vecinas, se puede diseñar un muro anclado permanente con un coeficiente sísmico Cs = 0.5 A’o, lo que puede implicar que durante un evento sísmico de gran intensidad, pueden existir instantes en que la solicitación estática más sísmica deforme el anclaje, provocando que alcance su punto de fluencia, generando desplazamientos horizontales permanentes en él, lo cual conduce a una condición activa en el suelo retenido. Los anclajes permanentes requieren de una protección contra la corrosión. 3.1003.407(2) Muro Anclado Temporal. Los muros anclados temporales se diseñaran con un coeficiente sísmico Cs = 0.5 A’o. Estos anclajes requieren una protección mínima contra la corrosión, dependiendo de su duración. 3.1003.407(3) Empujes de Tierra Estáticos. En los muros anclados, construidos de arriba hacia abajo, el empuje estático del suelo puede ser determinado de acuerdo a lo especificado en los artículos 11.9.5. y 3.11.5.7 de la norma AASHTO LRFD. La distribución de las presiones de tierra detrás de los muros anclados depende de la deformación a la cual el muro está sujeto. Debido al método de construcción de arriba hacia abajo en los muros anclados, y a los ciclos requeridos de excavación, instalación de anclajes, postensado de anclajes, y el bloqueo de los anclajes, el patrón de la presión del suelo y la deformación generalmente no se aproximan a la condición activa usada en el diseño de los muros de contención gravitacional o cantilever, es decir considerando el incremento lineal de la presión del suelo en la profundidad (distribución triangular). Otros parámetros como la rigidez del muro, la inclinación de los anclajes y espaciamiento vertical influyen en el patrón de deformación, el cual es más complejo y no es consistente con el desarrollo de la teoría de presiones de suelo de Rankine o Coulomb. En los muros anclados en un suelo competente las presiones laterales del suelo son mayores cerca de la ubicación de los anclajes y se generan pequeñas presiones en la porción embebida del muro. En las siguientes figuras se muestran las distribuciones del empuje de diseño para muros anclados construidos de arriba hacia abajo. 3.1003.407(3) (a) Suelos no Cohesivos. El empuje del suelo sobre muros anclados temporales o permanentes construidos en suelos no cohesivos se puede determinar utilizando la Figura 3.1003.407(3).A, para la cual la máxima ordenada del diagrama de empuje, Pa, se calcula de la siguiente manera: Para muros con un solo nivel de anclajes: Pa = Kaγ H

(ec. 3.1003.407(3).1)

Para muros con múltiples niveles de anclajes: Pa

=

0.65KaγH 2 H − 1 / 3H1

(ec. 3.1003.407(3).2)

− 1 / 3Hn+1

donde: Pa

:

máxima ordenada del diagrama de empuje (Ton/m )

Ka

:

γ

: : : : : :

coeficiente de empuje activo del suelo = tan (45º - φ/2) (adimensional) para i =0, para i ≠ 0 utilizar la Ec. (5) en Lámina 3.1003.402(2) . A 3 densidad del suelo ( Ton/m ) profundidad total de excavación (m) distancia entre la superficie del terreno y el anclaje ubicado a mayor altura. distancia entre la base de la excavación y el anclaje ubicado a menor altura. carga horizontal en el anclaje i ( Ton/m) reacción a ser resistida por la subrasante ( es decir, debajo de la base de la excavación) (Ton/m)

H H1 Hn+1 Thi R

2

2

3.1003.407(3)(b) Suelos Cohesivos . La distribución del empuje de diseño en los suelos cohesivos está relacionado con el número de estabilidad, Ns, el cual se define como: Ns

=

γH * 9.806

Su

(ec. 3.1003.407(3).3)


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donde:


3.1003.4 Junio 2007

Su: resistencia media al corte del suelo no drenado (kPa)

3.1003.407(3)(b)(1) Suelos Rígidos a Duros. Para muros anclados temporales en suelos cohesivos de rígidos a duros (Ns ≤ 4), el empuje del suelo se puede determinar utilizando la Figura 3.1003.407(3).A, calculando la máxima ordenada del diagrama de empuje, Pa, como: Pa = 0,2γ H a 0,4γ H

(ec. 3.1003.407(3).4)

Para muros anclados permanentes en suelos cohesivos de rígidos a duros se pueden utilizar las distribuciones de empuje de diseño descritas en el artículo 3.1003.407(3) (a) , basando Ka en el ángulo de fricción del suelo cohesivo drenado. En el caso de muros permanentes se deberá utilizar la distribución, permanente o temporaria, que provoque la máxima fuerza total. 3.1003.407(3)(b)(2) Suelos Blandos a Medianamente Rígidos. El empuje del suelo sobre muros temporales o permanentes en suelos blandos a medianamente rígidos (Ns ≥ 6) se puede determinar utilizando la Figura 3.1003.407(3).B, para la cual la máxima ordenada del diagrama de empuje, Pa, se calcula de la siguiente manera: Pa = KaγH

(ec. 3.1003.407(3).5)

donde: Ka = 1 −

4S u γH

+2 2

d ⎛ ⎜1 − 5.14S ub γH H ⎜⎝

⎞ ⎟ ≥ 0.22 ⎟ ⎠

(ec. 3.1003.407(3).6)

Su : resistencia al corte del suelo retenido no drenado (Ton/m2) 2 Sub : resistencia al corte del suelo no drenado debajo de la base de la excavación (Ton/m ) d : profundidad de la superficie potencial de falla debajo de la base de la excavación (m) El valor de d se toma como el espesor de suelo cohesivo blando a medianamente rígido debajo de la base de la excavación, hasta un valor máximo de Be / 2 , siendo Be el ancho de la excavación.

FIGURA 3.1003.407(3).A DISTRIBUCIONES DEL EMPUJE DE DISEÑO PARA MUROS ANCLADOS CONSTRUIDOS DE ARRIBA HACIA ABAJO EN SUELOS NO COHESIVOS


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3.1003.4 Junio 2007

FIGURA 3.1003.407(3).B DISTRIBUCION DEL EMPUJE DE DISEÑO DEL SUELO PARA MUROS ANCLADOS CONSTRUIDOS DE ARRIBA HACIA ABAJO EN SUELOS COHESIVOS BLANDOS A MEDIANAMENTE RIGIDOS

3.1003.407(4) Empujes de Agua. En muros anclados puede existir el caso en que sea necesario resistir las fuerzas debidas a la presencia de agua (napa), asociadas a un escurrimiento por detrás y debajo del muro. En la Figura 3.1003.407(4).A se muestra una típica red de flujo para un muro de contención en un suelo homogéneo. El cálculo de la presión del agua intersticial puede ser simplificado asumiendo que la diferencia de las alturas de los niveles freáticos (H+i-j) son disipados uniformemente a través del recorrido de flujo potencial (2d +H-i –j), el cual escurre hacia abajo detrás del muro y hacia arriba en la cara frontal de este. La presión del agua calculada de esta manera genera presiones mayores a la hidrostáticas en la cara frontal del muro y menores que la hidrostáticas detrás del muro [ver Figura 3.1003.407(4).B ].

FIGURA 3.1003.407(4).A RED DE FLUJO PARA UN MURO DE CONTENCION

H = Profundidad de excavación d = Profundidad de empotramiento del muro i,j = Profundidad de la Napa


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3.1003.4 Junio 2007

En la Figura 3.1003.407(4).B, la presión intersticial del agua en el fondo del muro , Uf, es igual en ambos lados del muro. El valor de Uf es dado por la siguiente relación: Uf #

2(d " H ! j)(d ! i) !w 2d " H ! i ! j

(ec. 3.1003.407(4).1)

La presión de agua neta actuando en el muro en mostrado en la Figura 3.1003.407(4).B b). El mayor valor de la presión neta de agua ocurre en el nivel freático dentro de la excavación: Uc

#

(H " i ! j)

2(d ! i) !w 2d " H ! i ! j

(ec. 3.1003.407(4).2)

Sólo para la comparación, en la Figura 3.1003.407(4).B b), también se muestra la presión neta del agua para la condición en la cual no hay escurrimiento. En este caso, la presión neta esta dada por: Un

#

(H " i ! j)! w

(ec. 3.1003.407(4).3)

Algunos procedimientos para calcular la presión efectiva horizontal del suelo incluyendo los efectos del escurrimiento son proporcionados en CIRIA (1984) y FHWA-HI-97-021 (1997). FIGURA 3.1003.407(4).B PRESION TOTAL Y NETA DE AGUA A TRAVES DE UN MURO DE CONTENCION (Modificado por CIRIA, 1984)

Uf = Presión del Agua Intersticial en el fondo del Muro (a) Presión Total de Agua

(b) Presión Neta de Agua

3.1003.407(5) Empujes Sísmicos. Se puede considerar que la presión activa sísmica total puede ser distribuida uniformemente sobre la altura del muro, entendiendo que la resultante de la presión del suelo actúa en la mitad de la altura del muro. Por lo tanto en el diseño se puede ubicar la resultante de la presión activa sísmica P AE calculada usando la ecuación de Mononobe –Okabe en la mitad de la altura del muro. La resultante de la presión activa sísmica se calcula mediante la siguiente relación: P AE

#

1 2 $ K AE $ % $ H $ (1 ! k v ) (considerar k v =0) 2

(ec. 3.1003.407(5).1)

En el diseño sísmico se considerará la resistencia pasiva deducida para condición estática considerando un factor de seguridad F.S. = 1.5. Los empujes pasivos P p se pueden calcular de acuerdo a las recomendaciones del Artículo 3.11.5.4 de la norma AASHTO LRFD.

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La figura 3.1003.407(5).A. muestra la resultante de la presión activa sísmica y la resultante del empuje pasivo en el frente de la profundidad empotrada. En el diseño bajo condiciones sísmicas y debido a la extensión de la superficie de falla de Mononobe Okabe, la longitud de los anclajes calculados en un análisis estático deben ser incrementados para traspasar la superficie de falla sísmica.

FIGURA 3.1003.407(5).A DETERMINACION DE UN EMPUJE SISMICO EN UN MURO ANCLADO PARA 1 O MAS NIVELES DE ANCLAJES

Para estimar el ángulo de inclinación, se puede considerar: ρ A

= 45 + Φ / 2 − arctgCs o

(ec. 3.1003.407(5).2)

tal como se muestra en la figura 3.1003.407(5).B:

FIGURA 3.1003.407(5).B PARAMETROS GENERALES PARA EL DISEÑO DE UN MURO CON ANCLAJE ACTIVO

D L A R Ln

= = = =

α

=

Diámetro nominal de la zona activa o resistente del anclaje 2 Longitud zona activa conformado por grout inyectado con presión≈ 10 kg/cm (3m mínimo) Revancha igual al mayor valor entre 1,5 m y H/5 Longitud neutra con grout de baja presión no adherido al suelo para suministrar ductilidad (4,6 m mínimo) Inclinación del anclaje con valores límites entre 10º y 60º; normalmente se utilizan 20º a 30º.


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3.1003.407(6) Consideraciones de Diseño de los Anclajes. El diseño de un elemento dúctil como el tendón de anclaje (tirante de longitud Ln) deberá estar gobernado por la deformación sísmica permanente acumulativa.

Tf = Tt = FS =

Tf ≥ 1,1 Tt

si Cs = A’0

(ec. 3.1003.407(6).1)

Tf = FS x Tt

si Cs = 0,5 A’0

(ec. 3.1003.407(6).2)

carga de fluencia del anclaje carga de trabajo, máxima esperada Factor de Seguridad ≥ 1,25

Al utilizar la condición Cs = A’0 los desplazamientos sísmicos permanentes serán pequeños, quedando prácticamente limitados al corrimiento permanente por carga cíclica que experimente el cilindro resistente de longitud L A. Al utilizar C s = 0,5 A’0 pueden generarse desplazamientos sísmicos permanentes por fluencia del tendón, los que serán tanto mayores cuanto menos sea el factor de seguridad FS. Este desplazamientos permanente puede obtenerse con la Lámina 3.1003.403(2).C en la que C s corresponderá al coeficiente sísmico para que el tendón alcance su carga de fluencia. Deberá cuidarse que el desplazamiento sísmico permanente más el requerido para alcanzar la fluencia generen una deformación, ε, inferior a 0,5 veces la deformación de rotura del tendón. El hecho de diseñar un anclaje aceptando que se alcance la fluencia del tirante (longitud no adherente, Ln), implica que la solicitación máxima que puede actuar sobre el anclaje es igual a la solicitación de fluencia del tirante T f. Ello se traduce en que la solicitación máxima que puede actuar sobre el cilindro resistente queda acotada en un valor igual a T f, que significa incorporar un “fusible” para proteger la zona menos controlada como lo es el cilindro resistente del anclaje. Debido a lo anterior el cilindro resistente se dimensiona con un factor de seguridad FS=1.5 a 2.0, es decir su resistencia última al arranque debe verificar Tult = (1.5 – 2) T f. El límite inferior para el rango del factor de seguridad podrá disminuirse a un mínimo de 1,25 en tanto se cuente con suficientes ensay es de investigación que hayan generado falla del cilindro resistente. 3.1003.407(7) Protección contra la Corrosión. Este aspecto tiene relevancia en anclajes permanentes. La protección contra la corrosión se deberá aplicar de acuerdo con los requisitos de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications, Sección 6, “Anclajes Instalados en el Terreno.” 3.1003.407(8) Ensay e de Terreno de los Anclajes. Todos los anclajes en producción se deberán someter a ensayes de carga y tesado de acuerdo con los requisitos de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications, Artículo 6.5.5 Ensayo y Tesado, considerando las modificaciones o complementos que se incluyen a continuación. 3.1003.407(8)a) Ensay e de Investigación. Se deberá determinar la resistencia última o de falla, T ult, del bulbo o cilindro resistente, mediante la realización de ensay es de arranque, previo al inicio de la fabricación y antes de ejecutar los anclajes de la obra . En ellos se implementan bulbos con longitud, L A, reducida pero no inferior a 3(m), para precisamente inducir la falla en dicho elemento y no en el tirante. Si se vislumbra que el suelo que embebe al bulbo es muy resistente, el tirante se refuerza incrementando su sección para que falle en torno al bulbo y no el tirante. 3.1003.407(8)b) Ensay e de Aceptación. Durante las pruebas de aceptación se evalúan las pérdidas del postensado por creep (relajación) de los anclajes. Las pruebas de aceptación se ejecutan en todos los anclajes aplicando una solicitación de prueba máxima, Tp definida como: Tp = 0,8 Tu

(ec. 3.1003.407(8).1)

donde: Tp = carga de prueba máxima Tu = mínima carga de rotura

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3.1003.407(8)c) Carga de Bloqueo. Los anclajes postensados quedarán con una carga de bloqueo no menor a 0,9 Tt

3.1003.408 Muros con Anclaje Pasivo (Soil Nailing). Los muros con anclajes pasivos deberán diseñarse de acuerdo a lo especificado en el manual de diseño “Manual for Design and Construction Monitoring of Soil Nail Wall “ Report Nº FHWA- SA –96-069R, de la Federal Highway Administration. A continuación se describen aspectos generales sobre los muros con anclaje pasivo y algunos criterios de diseño. 3.1003.408(1) Descripción de un Muro con Anclaje Pasivo . Un nail (clavo) es el elemento estructural que provee transferencia de carga al suelo en aplicaciones como excavaciones reforzadas. El nail podría consistir simplemente en un tendón ó barra de acero, pero comúnmente el tendón es recubierto mediante una lechada de cemento para otorgarle protección a la corrosión y mejorar la transmisión de carga al suelo. 3.1003.408(2) Concepto del Muro con Anclaje Pasivo. El concepto básico de un muro con anclaje pasivo consiste en reforzar y fortalecer el suelo existente mediante la colocación de barras de acero cercanamente espaciadas, dentro de un talud o una excavación que tiene un proceso de construcción de arriba hacia abajo. Este proceso crea una sección reforzada de suelo que es auto-estable y capaz de retener el suelo existente detrás de ella. Al igual que en los muros TEM, los refuerzos son pasivos y desarrollan su acción de refuerzo a través de la interacción clavo–suelo a medida que el suelo se deforma durante y después de la construcción. Los clavos trabajan predominantemente en tensión pero algunos consideran que también en ciertas circunstancias trabajan en flexión/corte. El efecto de un reforzamiento con clavos, cuando estos actúan, es mejorar la estabilidad por: (a) incrementando la fuerza normal y en consecuencia la resistencia al corte del suelo a lo largo de la potencial superficie de deslizamiento (b) reduciendo la fuerza deslizante a lo largo de la potencial superficie de deslizamiento en suelos cohesivos y fricciónales. Generalmente se requiere la construcción de un revestimiento frontal, el cual puede consistir, en un shotcrete reforzado con una malla de alambre soldado centrada. 3.1003.408(3) Investigación del Lugar de Emplazamiento y Ensay es. En el Capítulo 3 del Manual de Diseño de la FHWA, se especifican recomendaciones para las exploraciones del suelo, ensay es de laboratorio para determinar el potencial de creep y la corrosión provocada por el suelo. La verificación de la resistencia última de falla, Qu del soil - nail, asumida en el diseño es esencial para asegurar la seguridad de la estructura. Debe ser considerado una extensión del diseño. Por lo tanto es un requisito que se realicen ensay es de arranque antes de iniciada la construcción, con el fin de verificar la resistencia de arranque utilizada en el diseño. 3.1003.408(4) Distribución y Dimensionamiento. En el Capítulo 4.4 del Manual de Diseño de la FHWA, se especifican criterios para el dimensionamiento y localización del muro, inclinación de los clavos, espaciamiento, localización del trazado de los clavos y longitud de éstos. 3.1003.408(5) Revestimientos. Los elementos de revestimiento para muros con anclaje pasivo permanentes deberán ser rígidos de hormigón, y se deberán verificar estructuralmente considerando todas las solicitaciones horizontales actuantes. En general, para un revestimiento temporal del soil nailing es habitual usar espesores de 10 cm por parejo, reforzando la armadura en las uniones y verificando posteriormente por cálculo. De acuerdo al Capitulo 4.7 del Manual de Diseño de la FHWA, un revestimiento de hormigón permanente debe cumplir con los recubrimientos mínimos de 7,5 cm para la cara expuesta al suelo y 5 cm para la cara expuesta a la intemperie. Estos elementos además, le deben agregar valor estético a la obra. 3.1003.408(6) Resistencia en la Cabeza del Clavo. Hay tres mecanismos de falla crítica para un muro de revestimiento con anclaje pasivo y su sistema de conexión que debe ser chequeado. El revestimiento de shotcrete/hormigón podría fallar en cualquiera de los siguientes casos (1) flexión o (2) punzonamiento de corte. En un muro de revestimiento permanente que posea un sistema de conexión con pernos, (3) el perno


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con cabeza podría fallar en tensión. Un análisis detallado sobre estos 3 modos de falla se especifica en el capítulo 4.5 del Manual de Diseño de la FHWA. 3.1003.408(7) Recomendación del Procedimiento de Diseño. En el Capítulo 4.6 del Manual de Diseño de la FHWA, se especifica un procedimiento paso a paso de diseño para los muros con anclaje pasivo . 3.1003.408(8) Consideraciones Sísmicas. El diseño sísmico de los muros con anclaje pasivo se ceñirá a las disposiciones del Capítulo 4.7 del Manual de Diseño de la FHWA. Para una superficie potencial de deslizamiento “interna” el Coeficiente de Aceleración Efectiva Máxima será el establecido en la Tabla 3.1004.302.A y el coeficiente de aceleración sísmico de diseño se deberá determinar como A m = (1.45 - A’ o) A’o; no se aceptarán reducciones de A m. ·

Para una superficie potencial de deslizamiento “externa” el Coeficiente de Aceleración Efectiva Máxima será el establecido en la Tabla 3.1004.302.A y el coeficiente de aceleración sísmico de diseño se deberá determinar como A m = 0.5 A’o; no se aceptarán reducciones de A m. ·

Para la estabilidad externa, el suelo reforzado con el soil-nailing se tratará como un bloque rígido verificándose la capacidad de soporte del suelo de apoyo, así como su seguridad al volcamiento y al deslizamiento. Para tal efecto se recomienda utilizar A m = 0.5 A’o. ·

En la Figura 3.1003.408(8).A se indican las definiciones de superficies de deslizamiento “interna” y “externa” para una condición de carga sísmica.

FIGURA 3.1003.408(8).A DEFINICION DE SUPERFICIE DE DESLIZAMIENTO “INTERNA” Y “EXTERNA” PARA UNA CONDICION DE CARGA SISMICA D

Superficie de Deslizamiento Interna: Intersecta la superficie del terreno a una distancia < D desde el coronamiento del muro.

Superficie de Deslizamiento Externa: Intersecta la superficie del terreno a una distancia > D desde el coronamiento del muro. línea envolvente de la punta de los clavos (nails)

(Intersecta la superficie del terreno) Los desplazamientos sísmicos permanentes para el análisis de estabilidad externa se pueden evaluar según lo establecido para muros de contención gravitacionales. Para las zonas sísmicas 2 y 3, donde se esperen eventos sísmicos con aceleraciones efectivas máximas iguales o mayores a 0,3g, es necesario ejecutar un análisis detallado de las deformaciones sísmicas permanentes del muro, cuya magnitud deberá estar dentro del valor admisible según lo que se indica en 3.1003.408(12). 3.1003.408(9) Protección contra la Corrosión. En el Capítulo 4.8 del Manual de Diseño de la FHWA, se especifican procedimientos de protección contra la corrosión para el tendón clavo y la cabeza del clavo. 3.1003.408(10) Drenaje del Muro. En el Capítulo 4.9 del Manual de Diseño de la FHWA, se especifican procedimientos de drenaje para un muro con anclaje pasivo.

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3.1003.408(11) Consideraciones Especiales de Diseño. En el Capítulo 4.10 del Manual de Diseño de la FHWA, se especifican recomendaciones especiales de diseño tales como situaciones en las que exista una estratigrafía de suelos heterogénea, sobrecargas, estructuras escalonadas, estructuras compuestas etc.. 3.1003.408(12) Tolerancias de Deformaciones. Las deformaciones admisibles totales (sísmicas + estáticas) son las que se indican a continuación: Deformación vertical en el coronamiento: H/250. Deformación horizontal: H/250 No obstante, la deformación admisible deberá ajustarse a la existencia de estructuras detrás del muro con anclaje pasivo que sean sensibles a asentamientos y que la magnitud de la deformación se tenga en cuenta en la formulación de las propiedades resistentes del suelo cuando se incorpora su cohesión.


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3.1003.5 Junio 2002

ESTRUCTURAS ENTERRADAS TIPO MARCO O CAJON

En el presente tópico del Manual se entrega un modelo de análisis de estructuras enterradas tipo marco o cajón, estableciéndose un modelo cinemático para determinar la componente sísmica del empuje sobre dichas estructuras. El modelo establecido es aplicable al diseño de pasos desnivelados tipo marco o cajón con tablero o losa de techo que actúe como puntal, emplazados bajo la cota de terreno natural, o insertos en un relleno compactado, como por ejemplo, el relleno compactado de un terraplén. También será aplicable a pasos desnivelados estructurados como puentes, en los cuales el tablero actúa como puntal, existiendo continuidad entre la losa del tablero y los muros espaldares de los estribos. El modelo de análisis planteado planteado en el presente tópico de Estructuras Enterradas Enterradas Tipo Marco o Cajón, puede ser reemplazado por otros publicados en la literatura técnica, siempre y cuando tengan un respaldo teórico válido y cuenten con la aprobación de la Dirección de Vialidad. Las solicitaciones estáticas se determinarán con los empujes estáticos establecidos por la Norma AASHTO, los cuales se superpondrán a la componente sísmica del empuje. 3.1003.501 Empujes de Tierra Sísmicos. Se establece un modelo cinemático para el análisis sísmico de estructuras enterradas a partir de la formulación propuesta por Kuesel para el Metro de San Francisco 4. El modelo fue utilizado a partir de 1971 para el Metro de Santiago, habiendo sido perfeccionado con . A se esquematiza el marco o cajón posterioridad por Ortigosa y Musante 5 . En la Lámina 3.1003.501(1) A enterrado que se conecta al suelo circundante a través de resortes que representan la interacción sísmica suelo-estructura. En la base de los resortes horizontales, K h, se imponen los desplazamientos sísmicos de campo libre del suelo, δs, relativos a la base de la estructura. La imposición de los desplazamientos desplazamientos genera genera los esfuerzos sísmicos en la estructura, los que serán tanto menores cuanto mayor sea la capacidad que ésta tenga para absorberlos, ya sea mediante rótulas o mediante miembros flexibles. A este respecto se hace notar que una estructura rotulada absorbe los movimientos sísmicos del suelo con mayor facilidad, por lo que la componente sísmica de los esfuerzos inducidos puede resultar poco significativa. Sin embargo, la estructura queda en precarias condiciones para absorber solicitaciones asimétricas, producto, por ejemplo, de una excavación en solo uno de sus costados. 3.1003.501(1) Modelo de Análisis .

. A es aplicable para d ≥ 0 y El modelo cinemático esquematizado en la Lámina 3.1003.501(1) A para un ancho de la estructura, B, que depende de los tipos de suelos descritos en la Tabla 3.1004.308.B:

Suelo Tipo I Suelo Tipo II Suelo Tipo III y IV

B ≤ 45 m B ≤ 20 m B ≤ 10 m

En el caso que no se verifiquen estas condiciones se mantendrá la aplicación del modelo cinemático, modificando las condiciones de apoyo de los resortes de interacción horizontal. Así entonces, para el sentido de la aceleración máxima, a 0, expuesta en la Lámina 3.1003.501(1) A, . A, los resortes Kh dispuestos en el muro derecho tendrán apoyo fijo en lugar de apoyo deslizante, mientras que el desplazamiento sísmico, δs, se aplicará en la base de los resortes del muro izquierdo. Si se invierte el sentido de la aceleración máxima, el apoyo fijo se aplicará a los resortes del muro izquierdo, mientras que el desplazamiento desplazamiento sísmico se aplicará, invirtiendo su dirección, en la base de los resortes del muro derecho.

4 5

T. Kuesel, "Earthquake Design Criteria for Subways", Journal of the Structural Division, ASCE,June 1969. Ortigosa, P. and H. Musante (1991), "Seismic Earth Pressures against Structures with Restrained Displacements", Proc. 2 nd Int. Conf. On Recent Advances in Geotech. Earthquake Eng. And Soil Dynamics, St. Louis, Miss.

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Para suelos Tipo I (roca) no se considerarán empujes si los planos de fractura o clivaje de la roca roca tiene tienen n una una dispo disposic sición ión discon disconfor forme me;; en caso caso contra contrario rio,, el proble problema ma debe deberá rá ser ser anali analizad zado o por por un especialista geotécnico. Los esfuerzo esfuerzos s sísmicos sísmicos en la estructu estructura ra determin determinado ados s con el modelo modelo cinemáti cinemático co plantead planteado o utilizan desplazamientos calculados con la aceleración máxima del suelo, a o. Por tal motivo, motivo, corresp corresponde onden n a esfue esfuerzo rzos s máximo máximos s con duració duración n de fracci fracción ón de segun segundo, do, lapso en el que que se desar desarro rolla lla el pico pico de aceleración aceleración en un acelerograma. En consecuencia, no se requerirá mayorarlos. mayorarlos. 3.1003.501(2) Parámetros del Modelo. 3.100 3.1003.5 3.501( 01(2) 2) a) Desang Desangula ulació ción n y Despla Desplazam zamien iento to Sísmic Sísmico o Horizo Horizonta ntall de Campo Campo Libre. Libre. Estos parámetros del modelo se ilustran en la Lámina 3.1003.501(2) A1 y su determinación se hará mediante las siguientes ecuaciones: n

! si &

# si &

G ci & 53 % K 2 i % en que que: n

=

i h !si zi " ao

= = = = = =

#si

=

$ vi =

K2 i =

Gci =

' i

# si % h

(1 * 0.0167 % z i )% a o % " % z i G ci

$ vi ; G ci en ( tonf / m 2 ) si $ vi en ( tonf / m 2 )

(ec. 3.1003.501(2).1) 3.1003.501(2).1)

(ec. 3.1003.501(2).2) 3.1003.501(2).2)

(ec. 3.1003.501(2).3) 3.1003.501(2).3)

núme úmero de la cap capa infe inferrior ior en que se sub subdivid ivide e el suel suelo o entre tre la sup superfici ficie e del terreno y el sello de fundación de la estructura (ver Lámina Lámina 3.1003.501( 3.1003.501(2)A1); 2)A1); designa la capa i; esp espesor esor de las las capa capas s en (m); (m); despla desplazam zamien iento to sísmic sísmico o horiz horizon ontal tal en la fronte frontera ra superi superior or de la capa capa i en (m); (m); Profun Profundi didad dad del del centro centro de la capa, capa, i, medid medida a desde desde la superf superfici icie e del del terren terreno o en (m); (m); 3 peso peso unit unitar ario io del del suelo suelo en (ton (tonf/ f/m m ); acel aceler era ación ción máxi máxima ma en la supe superf rfic icie ie del del suel suelo o exp expre resa sad da com como o fra fracc cció ión n de de la la aceleración de gravedad definida en la Tabla 3.1004.303.A; desa desang ngul ulac ació ión n sísm sísmic ica a de cort corte e indu induci cida da por por la acel aceler erac ació ión, n, a o, en el centro de la capa i en (rad); 2 tensión tensión efectiva efectiva vertical vertical en el centro centro de la capa i en en (tonf/m (tonf/m ); coeficient coeficiente e de corte corte adimen adimension sional al para para solicita solicitacion ciones es sísmicas sísmicas en en el centro centro de la capa, capa, i, cuyo valor depende del tipo de suelo y de la magnitud de la desangulación sísmica, # si, en el centro de la capa; módu módulo lo de corte corte del suelo suelo para para solic solicit itac acio ione nes s sísm sísmic icas as en el cent centro ro de la capa capa i en 2 (tonf/m ).

)para suelos suelos granu granular lares es en funció función n de la En la evalua evaluació ción n del del coefic coeficien iente te de corte corte K2 (K2i)para desangulación sísmica, #s ( #si), se puede utilizar la Lámina 3.1003.501(2)A2 y para suelos finos la Lámina 3.1003.5 3.1003.501(2 01(2)A3. )A3. En ambas láminas láminas se requiere requiere conocer conocer el valor valor del coeficiente coeficiente de corte corte para pequeña pequeñas s deformac deformacione iones, s, K2máx, cuyo cuyo valo valorr es muy muy sens sensib ible le al tipo tipo de suel suelo, o, a su grad grado o de prec precon onso soli lida daci ción ón,, cementación, etc. La obtenció obtención n del desplaza desplazamien miento to !si y de la desan desangul gulaci ación ón #si mediante mediante las ecuacion ecuaciones es (3.1003 (3.1003.501 .501(2). (2).1) 1) a (3.1003. (3.1003.501 501(2). (2).3) 3) requier requiere e un proceso iterativo iterativo de rápida rápida converg convergenci encia, a, ya que la desangulación # si es función del módulo de corte G ci y éste es, a su vez, función de la desangulación # si. En lo que sigue, para efectos de diseño se utilizará un valor promedio de la desangulación, # s, según se ilustra en la Lámina 3.1003.501(2)A1.

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3.1003.501(2) b) Constantes de los Resortes. Los resortes de interacción en la base de la estructura se determinarán como K v = 2 kvS, en que S es el paso de discretización de los resortes y k v es la constante de balasto, la que debe amplificarse multiplicándola por los factores de rigidez sísmica indicados en la Tabla 3.1003.301(2).A. Como el análisis de la estructura se efectúa por unidad de longitud, los resortes de interacción sobre sus muros laterales se determinarán a través de las relaciones siguientes:

K hi & k hi % h k hi &

Gc & 53 % K

2

(ec. 3.1003.501(2).4)

2.7 % G c H

1 1*

2 + Z i /H

(

)

$ vi ; G c en (tonf/m2 ) si $ vi en (tonf/m2 )

(ec. 3.1003.501(2).6)

(

(ec. 3.1003.501(2).7)

)

K 2 & K 2 /K 2máx % K 2máx en que:

Khi H +

(ec. 3.1003.501(2).5)

= constante del resorte de interacción horizontal en el centro de la capa i en (tonf/m/m); = altura de la estructura enterrada en (m);

Zi

= distancia al centro de la capa, i, medida desde el nivel de techo de la estructura en

khi

(m); 3 = constante de balasto horizontal en el centro de la capa i en (tonf/m ).

El coeficiente de corte, K 2, se determina mediante la ecuación (3.1003.501(2).7), en la que K2máx se obtiene de la Tabla 3.1003.501(2).A y K 2/K2máx de la Lámina 3.1003.501(2). A2 para suelos granulares o de la Lámina 3.1003.501(2). A3 para suelos finos, entrando en dichas láminas con la desangulación sísmica promedio, # s, determinada en el Numeral 3.1003.501(2) a).

TABLA 3.1003.501(2).A COEFICIENTE DE CORTE MAXIMO PARA PEQUEÑAS DEFORMACIONES, K 2máx Tipo de suelo

Rango K2máx

Arenas 50 – 85 Gravas arenosas 160 – 220 (1) Suelos finos y suelos con cementación 25 qu (1) Relación aproximada en la que q u es la resistencia a la compresión no confinada en 2 (kgf/cm ).


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3.1003.5 Junio 2004

3.1003.501(3) Parámetros Aproximados para el Diseño. 3.1003.501(3) a) Desangulación Sísmica Promedio. El cálculo de la desangulación sísmica promedio en suelos granulares puede evitarse utilizando la Lámina 3.1003.501(3)A que ilustra la relación aproximada entre dicha desangulación y el coeficiente de corte, K 2máx, para tres valores de la aceleración máxima del suelo, ao, según Tabla 3.1004.303.A. En la Tabla 3.1003.501(3).A se establecen los valores de la desangulación sísmica de diseño a utilizar en el modelo de análisis de la Lámina 3.1003.501(1)A.

TABLA 3.1003.501(3).A DESANGULACION SISMICA DE DISEÑO Tipo de suelo

Desangulación de diseño, s ao = 0,3 g ao = 0,4 g ao = 0,5 g

Arenas Gravas arenosas Suelos finos y suelos con cementación 2 qu (kgf/cm ) 0,25 1,00 2,00 4,00 8,00

-4

7,5x10 -4 2,5x10

-2

18x10 -3 5,0x10 -4 11,0x10 -4 4,0x10 -4 2,5x10

13x10 -4 4x10

-4

20x10 -4 5,5x10

-4

-2

44x10 -3 45x10 -4 35x10 -4 8,5x10 -4 5,5x10

-2

30x10 -3 21x10 -4 22x10 -4 6x10 -4 4x10

3.1003.501(3) b) Resortes de Interacción Horizontal. Los resortes de interacción entre el muro y el suelo que embebe a la estructura se pueden determinar a través de la siguiente relación: Kh = kh h

(ec. 3.1003.501(3).1)

"

kh

FG FR "

%

H

z ; en

# tonf / m $ ;

si H y z en # m $ y FR

3

(ec.3.1003.501(3).2)

en # tonf / m 2.5 $

El coeficiente adimensional FG se grafica en la Lámina 3.1003.501(3)B en función de la profundidad normalizada Z*/H, mientras que los valores aproximados del término F R se entregan en la Tabla 3.1003.501(3).B. Los resortes de interacción así obtenidos se utilizan en el modelo de análisis de la Lámina 3.1003.501(1)A.

TABLA 3.1003.501(3).B FACTOR DE RIGIDEZ PARA EVALUAR LOS RESORTES DE INTERACCION SISMICA HORIZONTAL, F R Término FR para el diseño, ( tonf / m 2,5 ) ao = 0,3 g ao = 0,4 g ao = 0,5 g

Tipo de suelo Arenas Gravas arenosas Suelos finos y cementación

3.800 13.500 suelos

2.700 11.300

2.000 9.300

con 2

qu (kgf/cm ) 0.25 1,0 2,0 4,0 8,0

15 620 2.970 9.500 21.500

11 186 2.000 7.850 19.000

9 98 1.450 7.550 16.200


EDICIÓN 2018

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3.1003.6 Junio 2018

3.1003.501(3) c) Definici ón del Ti po de S uelo. Para definir la desangulación sísmica en estructuras

enterradas se debe considerar el suelo natural entre la superficie del terreno y la base de la estructura, prescindiendo de la eventual existencia de rellenos colocados entre el talud de la excavación y los muros laterales de la estructura. En el caso que la estructura se encuentre embebida en un terraplén, el suelo a considerar corresponderá al relleno compactado del terraplén. Para definir los resortes de interacción cuando existan rellenos compactados colocados entre el talud de las excavaciones practicadas en el suelo existente (natural o relleno existente) y los muros laterales de la estructura, el término FR de la ecuación (3.1003.501(3).2) se estimará a través de la relación siguiente:  

    

(ec. 3.1003.501(3).3)

en que FRR se obtiene de la Tabla 3.1003.501(3).B para el tipo de suelo constitutivo del relleno y F RN para el tipo de suelo existente. Las longitudes LR y LN se definen en la Lámina 3.1003.501(3)C. 3.1003.501(4) Método S implifi cado de A nális is . Utiliza el modelo indicado en la Lámina 3.1003.501(4)A

que consiste en determinar la componente sísmica del empuje, σs, de modo de generar un desplazamiento Δs en el techo de la estructura. El desplazamiento se define como Δs = H ⋅ θs, en que θs se obtiene de la Tabla 3.1003.501(3).A. El método entrega solicitaciones sobrevaloradas ya que no considera la interacción suelo-estructura en los muros laterales. Se lo aplicará para un diseño preliminar, para posteriormente incorporar los resortes de interacción horizontal si los resultados del diseño preliminar indicaran la conveniencia de introducirlos. Para obras mayores se debe incorporar la interacción suelo-estructura y utilizar coeficientes de corte K2máx medidos mediante sísmica de terreno y/o ensayes de laboratorio. Se dispondrán simplemente apoyadas en un murete trasero dispuesto entre las alas de los estribos de puentes. En el caso de no existir alas se apoyarán en el muro frontal del estribo. En otras estructuras, como por ejemplo marcos o cajones, se utilizarán cuando la altura entre la rasante del camino y el techo de la estructura sea igual o inferior a 60 cm. 3.1003.502 Losas de Acceso en Estructuras Enterradas.

3.1003.6

HORMIGON ARMADO

En la Sección 8 de la Norma AASHTO se entregan las disposiciones y criterios de diseño para las obras de Hormigón Armado de puentes y obras afines. Estas disposiciones deberán ser respetadas en su totalidad en los diseños desarrollados en Chile, considerando las modificaciones o complementos que se incluyen a continuación. 3.1003.601 Materiales.

Los materiales empleados en la confección de hormigón armado para puentes deberán cumplir con las disposiciones establecidas en las normas chilenas. 3.1003.601(1) Hormig ón. El hormigón deberá cumplir con la norma NCh170 y en particular con lo indicado

en la Sección 5.501 Hormigones del MC-V5: 

  

 







Hormigones deben indicar desde la etapa de proyecto los grados de exposición a: congelación y deshielo (F), exposición a sulfatos (S), agentes corrosivos (C) y permeabilidad (P). Las estructuras de hormigón reforzado deben utilizar una dosis de cemento mínima de 240 kg/m3. El contenido máximo de sulfatos del hormigón debe ser menor del 2%. El contenido máximo de iones del cloruro solubles debe se menor a 1,2 kg/m3 en hormigón reforzado y menor a 0,25 kg/m3 en hormigón pretensado. El grado de resistencia mínimo para hormigones expuesto a congelación y deshielo es G30. Para hormigones expuesto a congelación y deshielo se debe considerar las restricciones de resistencia, contenido de aire total y tamaño máximo del árido indicados en la Tabla 5.501.202.C del MC-V5. Para hormigones en contacto con el suelo o con el agua de mar se debe considerar las Tablas 5.501.202.D, 5.501.202.E y 5.501.202.F del MC-V5. Para hormigones expuestos a humedad o a una fuente externa de cloruros se debe considerar las restricciones de resistencia, dosis mínima de cemento y profundidad de penetración de agua indicadas en la Tabla 5.501.202.H del MC-V5. Para hormigones donde se requiera baja permeabilidad se debe considerar las profundidades de penetración de agua indicadas en la Tabla 5.501.202.I del MC-V5.


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3.1003.6 Junio 2018

TABLA 3.1003.601.A CLASIFICACION DE LOS HORMIGONES POR RESISTENCIA A COMPRESION GRADO DEL HORMIGÓN

RESISTENCIA ESPECIFICADA f c MPa

G05 G10 G15 G17 G20 G25 G30 G35 G40 G45 G50 G55 G60

(*) (*) (*) 17 20 25 30 35 40 45 50 55 60

’

NOTA: Pueden existir grados mayores a los Indicados en la presente tabla. (*) Los hormigones G05, G10 y G15, u hormigones pobres que se empleen en obras menores, no serán especificados por resistencias, ni estarán afectos a multas. Se fabricarán cumpliendo con una dosis mínima de cemento de 175 kg cem./m 3, 225 kg cem./m 3 y 250 kg cem./m3 respectivamente.

3.1003.601(2) A cer o. El acero de refuerzo para hormigones deberá cumplir con la norma NCh204, Barras

laminadas en caliente para hormigón armado, en todo lo que no se contradiga con la Norma AASHTO. No se aceptará el uso de acero que no cumpla en todo con las normas chilenas de calidad y resistencia, lo cual debe ser certificado por instituciones reconocidas y aceptadas por la Dirección de Vialidad. En la Tabla 3.1003.601.B se incluyen las principales características de los aceros chilenos especificados por la Norma NCh204. TABLA 3.1003.601.B PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO (1) Resistencia a la Tracción Rm Fluencia Re (mínimo) % Alargamiento Grado de Ruptura (2) Kgf/cm MPa Kgf/cm MPa A37-24H 3.700 370 2.400 240 18% A44-28H 4.400 440 2.800 280 16% A56-35H 5.600 560 3.500 350 7700/Rm - K ≥ 8 A63-42H 6.300 630 4.200 420 7700/Rm - K ≥ 8

(1) Ver NCh204. Las barras de acero grado A37-24H sólo se fabrican lisas y las de acero A56-35H y A63-42H sólo con resaltes. (2) Este alargamiento porcentual corresponde a una probeta de L0 = 200 mm entre marcas (3) La resistencia máxima de fluencia no excederá 580 MPa. La relación Rm/Re se estipula mayor o igual a 1,33 para permitir que la barra soporte en buena forma los esfuerzos dinámicos propios de un territorio de alta sismicidad como es el caso de Chile. (4) K es un coeficiente que se determina en función del diámetro nominal de la barra (e) en la forma que se indica a continuación: e (mm) 8 10 12 16 18 22 25 28 32 36 K 2 1 0 0 0 1 2 3 4 5

3.1003.602 Control de Deformaciones. Los miembros sometidos a flexión en las estructuras de puentes y obras afines deberán tener la rigidez suficiente para limitar las deflexiones y toda otra deformación que pueda afectar negativamente los esfuerzos o serviciabilidad de la estructura, para las cargas en servicio más impacto. El diseño de las estructuras deberá cumplir con las disposiciones de los Artículos 8.9 y 8.13 de la Norma AASHTO. 3.1003.602(1) Flechas Diferi das en Los as y Vig as de Hor mig ón A rmado, debido a C arg as Permanentes. A menos que se realice una determinación más exacta, la flecha a largo plazo debida a los

efectos combinados de la retracción y la fluencia lenta provocada por las cargas de larga duración, se puede estimar multiplicando la flecha instantánea Δinst provocada por la carga sostenida por el siguiente factor λ:


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λ =

ξ

3.1003.6 Junio 2007

(ec. 3.1003.602(1).1)

1 + 50 ρ '

donde:

ξ ρ '

=

=

factor dependiente del tiempo para cargas sostenidas. es la cuantía de la armadura comprimida.

El factor ξ dependiente del tiempo, para cargas sostenidas, puede tomarse igual a:

TABLA 3.1003.602(1).A FACTOR ξ EN FUNCION DE LA DURACION DE LA CARGA

ξ

Duración de la Carga ≥ 5 años

2,0 1,4 1,2 1,0 0,7

1 año 6 meses 3 meses 1 mes

Si se considera el tiempo en que comienza a actuar la carga permanente después del hormigonado, es decir por ejemplo el momento en que se descimbra el elemento, se puede utilizar el siguiente criterio: para la edad j de carga y t de cálculo de flechas, se tomará para

ξ = ξ (t ) − ξ ( j )

ξ el valor:

(ec. 3.1003.602(1).2)

La flecha total debe cumplir con el siguiente límite:

∆ Total = ∆ inst + λ ∆ inst ≤

L

400

(ec. 3.1003.602(1).3)

donde:

∆ inst = flecha instantánea debido a las cargas permanentes En los casos donde sea necesario cumplir con el límite anterior se deberá otorgar una contraflecha al elemento.

3.1003.603 Diafragmas o Travesaños. Conforme se especifica en el Artículo 8.12 de la Norma AASHTO, se deberán usar diafragmas en los extremos de las vigas T y vigas cajón, a menos que se usen otros métodos para resistir las fuerzas laterales y para mantener la sección geométrica del Tablero. Los diafragmas podrán omitirse sólo si un detallado análisis estructural demuestra un adecuado comportamiento de la estructura. La Dirección de Vialidad se reserva el derecho de exigir este análisis, cada vez que se desee omitir el uso del diafragma. No obstante lo anterior, los travesaños extremos serán obligatorios en los puentes emplazados en la zona sísmica 3, conforme se señala en el numeral 3.1004.7 de este Manual.

3.1003.604 Recubrimientos. Los recubrimientos mínimos del acero de refuerzo se encuentran especificados en el Artículo 8.22 de la Norma AASHTO y son los siguientes:


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3.1003.6 Junio 2007

Recubrimientos cm Pulg -

-

-

-

Hormigón concretado contra terreno o permanentemente enterrado Hormigón de pilotes in situ Hormigón expuesto a la intemperie o en contacto con la tierra Refuerzo Principal Estribos, amarras, zunchos Hormigón de losa en climas moderados Refuerzo superior: en losas con pavimento incorporado losas con pavimento adicional de hormigón o asfalto Refuerzo inferior Hormigón de losa en ambientes agresivos Refuerzo superior Refuerzo inferior Hormigón de pilas o cepas concretadas contra terreno permanentemente expuestos a la tierra

7,5 7,5

3 3

5,0 4,0

2 1,5

7,5 4,0 2,5

3 1,5 1

6,5 2,5

2,5 1

5,0

2

o

3.1003.605 Juntas de Dilatación. A continuación se indican las principales consideraciones que deben tenerse en cuenta al momento de diseñar juntas de dilatación en muros y losas. 3.1003.605(1) Juntas de Dilatación en Muros. Las juntas de dilatación en muros de contención y muros de estribos se deberán disponer a intervalos no mayores a los especificados en el párrafo 5.5.6.5 de la Norma AASHTO. Valores mayores a los especificados anteriormente, deberán ser justificados y deberán incluir una especificación detallada del proceso de hormigonado. Se deberá evitar que las juntas de dilatación queden ubicadas en las calzadas. En casos especiales debidamente justificado en que un muro de contención o muro de estribo exceda los 31(m), se deberán especificar las cuantías especificadas en la Tabla 3.1003.605.A . 3.1003.605(2) Juntas de Dilatación en Losas . En losas armadas y losas postensadas, pertenecientes a estructuras con tipologías del tipo trincheras, cajones, estructuras enterradas con el tablero unido monolíticamente al estribo, se deberán disponer juntas de dilatación a intervalos no mayores a 30(m). En casos especiales muy justificados en los cuales no se pueda cumplir con el requisito anterior, por ejemplo cuando la losa presenta una geometría esviada o irregular siendo inevitable que la junta quede sobre la calzada, se aceptará suprimir la junta o desplazarla, debiendo especificar en los planos del proyecto una metodología constructiva por franjas alternadas donde se especifiquen juntas de construcción a un máximo de 12(m). En el caso particular que un intervalo de junta exceda los 31(m), se deberán considerar las cuantías mínimas en cada cara especificadas en la Tabla 3.1003.605.A, con el fin de controlar los efectos de retracción y temperatura. Lo anterior deberá ser aprobado por la Dirección de Vialidad.

TABLA 3.1003.605.A CUANTIAS MINIMAS EN CADA CARA Y EN CADA DIRECCION EN FUNCION DEL ESPESOR DEL ELEMENTO H(m) 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

mín

( 0 /00 )

2,5 2,25 2,05 1,85 1,6

Amín ( cm2x cara/m ) 5,0 6,75 8,2 9,25 9,6


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3.1003.6 Junio 2007

TABLA 3.1003.605.A (continuación) CUANTIAS MINIMAS EN CADA CARA Y EN CADA DIRECCION EN FUNCION DEL ESPESOR DEL ELEMENTO ( 0 /00 ) 1,4 1,25 1,25 1,25

H(m)

mín

0,7 0,8 0,9 1,00

Amín ( cm2x cara/m ) 9,8 10 11,25 12,5

3.1003.606 Limitación de la Fisuración mediante Distribución de Armadura. La limitación de la fisuración mediante distribución de la armadura deberá verificarse de acuerdo a lo especificado en el artículo 5.7.3.4 de la norma AASHTO LRFD, considerando las modificaciones o complementos que se incluyen a continuación. Los requisitos aquí especificados se deberán aplicar a la armadura de todos los elementos de hormigón, en los cuales la tracción en la sección transversal es mayor que 80 por ciento del módulo de rotura, para la combinación de cargas para estado límite de servicio. Los requisitos aquí especificados se utilizan para distribuir la armadura de tracción con el objetivo de limitar la fisuración por flexión en los elementos de hormigón armado. Los elementos se deberán dimensionar de manera que en estado límite de servicio la tensión de tracción en las armaduras de acero no pretensado no sea mayor que f sa :

f sa =

Z

( d c A)1 / 3

≤ 0,6 f y

(ec. 3.1003.606.1)

donde: dc = altura de hormigón medida desde la fibra extrema traccionada hasta el centro de la barra o

alambre ubicado más próximo a la misma; a los fines de cálculo, el espesor del recubrimiento libre utilizado para calcular dc no se deberá tomar mayor que 50 mm. A = área de hormigón que tiene el mismo baricentro que la armadura principal de tracción y

limitada por las superficies de la sección transversal y una recta paralela al eje neutro, dividida por el número de barras o alambres. Cuando la armadura por flexión consiste en barras o alambres de distintos tamaños, el número de barras o alambres se calcula como el área total de armadura dividida por el área de la barra o alambre de mayor tamaño utilizado. Al calcular A, el espesor del recubrimiento libre de hormigón no se deberá tomar mayor que 50 mm. Z = parámetro relacionado con el ancho de fisura ( N/mm)

El parámetro Z deberá ser: Z ≤ 30000 N/mm = 30.6 Ton/cm: para elementos de exposición moderada (exposición interior) Z ≤ 23000 N/mm = 23.5 Ton/cm : para elementos de exposición severa (exposición exterior) Z ≤ 17500 N/mm = 17.8 Ton/cm : para estructuras enterradas

3.1003.607 Losas de Acceso. La armadura de refuerzo mínima de las losas de acceso será φ 12 a 20. En el diseño de las losas se deberá disponer juntas de construcción a no más de 6 m de distancia, y en forma 2 tal, que la superficie de los paños no supere un área de 25 m . El espesor mínimo de las losas de acceso es de 20 cm, el cual se aumenta a 25 cm en el caso de tener pavimento incorporado, incrementando 5 cm el espesor como sobre-recubrimiento o capa de desgaste.


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3.1003.6 Marzo 2018

3.1003.608 Armadur a de Retracci ón y Temperatura. Se deberá disponer armadura para las tensiones

provocadas por retracción y temperatura cerca de las superficies de hormigón expuestas a variaciones diarias de la temperatura, en el hormigón masivo estructural y en las zapatas. En la siguiente tabla se especifica la armadura mínima en cada cara y en cada dirección para distintos espesores por metro de largo. TABL A 3.1003.608.A CUANTIAS MINIMAS EN CADA CARA Y EN CADA DIRECCION EN FUNCION DEL ESPESOR DEL ELEMENTO, POR METRO DE LARGO. H(cm)

mín

20 25 30 35 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

(

0 /00

)

2

Amín ( cm xcara/m )

1.57 1.255 1.20 1.1 1.0 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9

3.14 3.14 3.6 3.85 4.0 4.5 5.4 6.3 7.2 8.1 9.0 9.9 10.8 11.7 12.6 13.5

La armadura mínima a disponer en elementos de hormigón armado de espesores menores a 120 (cm) será Ø10 @ 25 . El espaciamiento máximo permitido será 25 (cm). En elementos con espesor mayor a 120 (cm) el diámetro mínimo a colocar será Ø18 y el espaciamiento máximo será de 25(cm). 3.1003.609 Requeri miento s

para Muros

de

Revesti mient o. A continuación se presentan las

disposiciones correspondientes al diseño de muros de revestimiento utilizados en estructuras tales como trincheras con pilotes espaciados a cierta distancia, muros pantallas y estribos transparentes. 3.1003.609(1) Tipolog ía. Corresponden a muros de hormigón armado in situ o prefabricados. Se deberán

proyectar con doble malla de armadura. No se aceptará el uso de material laminado en frío (baja ductilidad) para la confección de mallas, tal como los alambres Grado AT56-50H. Si se permite el uso de Acero Grado A630-420HS (NCH 3334), acero sismo-resistente con soldabilidad garantizada, para el refuerzo con mallas electro-soldadas (NCh 3335) 3.1003.609(2) Recubrimientos. El recubrimiento mínimo libre del acero de refuerzo será de 4 (cm) en

ambas caras. 3.1003.609(3) Arm aduras.

La armadura vertical mínima será Ø 8 a 20. La armadura horizontal se obtendrá según cálculo y considerando como mínimo la armadura Ø 8 a 20. Además se deben cumplir las siguientes disposiciones de espaciamientos mínimos entre armaduras, especificados en la norma AASHTO: Muros pantalla in situ

Máximo de:

1,5 veces el tamaño del agregado máximo. 1,5 veces el diámetro de la barra. 3,81 cm.

MOP - DGOP - DIRECCION DE VIALIDAD - CHILE __________________________________________________________________

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3.1003.7 Junio 2007

Muro pantalla prefabricado Máximo de:

1,33 veces el tamaño del agregado máximo . 1,0 veces el diámetro de la barra. 2,54 cm.

3.1003.7

HORMIGON PRETENSADO

En la Sección 9 de la Norma AASHTO se entregan las disposiciones y criterios de diseño para las obras de Hormigón Pretensado de puentes y obras afines. Estas disposiciones deberán ser respetadas en su totalidad en los diseños desarrollados en Chile, considerando las modificaciones o complementos que se incluyen a continuación.

3.1003.701 Materiales. El hormigón y el acero dulce de refuerzo deberán cumplir con lo señalado en el Numeral 3.1003.601 de este Manual. El acero de pretensado deberá cumplir con las normas ASTM A 42180 y A 416-80. No se aceptará el uso de cables no adheridos.

3.1003.702 Diafragmas o Travesaños. Conforme se especifica en el Artículo 9.10 de la Norma AASHTO, se deberán usar diafragmas en los extremos de las vigas T y vigas cajón, a menos que se usen otros métodos para resistir las fuerzas laterales y para mantener la sección geométrica del Tablero. Los diafragmas podrán omitirse sólo si un detallado análisis estructural demuestra un adecuado comportamiento de la estructura. La Dirección de Vialidad se reserva el derecho de exigir este análisis, cada vez que se desee omitir el uso del diafragma. No obstante lo anterior, los travesaños extremos serán obligatorios en los puentes emplazados en la zona sísmica 3, conforme se señala en el numeral 3.1004.7 de este Manual.

3.1003.703 Control de Deformaciones. El diseño de las estructuras deberá controlar las deformaciones, cumpliendo con lo establecido en el Artículo 9.11 de la Norma AASHTO, considerando en el cálculo de ellas la acción de las cargas permanentes, cargas móviles y su efecto dinámico, fuerzas de pretensado, fuerzas de montaje, escurrimiento plástico, contracción de fraguado y relajación de los aceros.

3.1003.704 Tracciones Máximas para Vigas Pretensadas. En el Artículo 9.15.2 de la Norma AASHTO se especifican las tensiones máximas admisibles para el hormigón pretensado. En el diseño de vigas pretensadas, la tracción máxima calculada para el hormigón no deberá superar 50% de la especificada por AASHTO, tanto en condición de servicio como en transferencia. Se aceptarán valores mayores sólo en casos particulares aprobados por la Dirección de Vialidad.

3.1003.705 Recubrimientos y Separación de Cables. El recubrimiento mínimo del acero de pretensado y de la armadura pasiva deberá cumplir con lo establecido en el Artículo 9.26.1 de la Norma AASHTO. -

Acero de Pretensado y Armadura Principal de Acero Convencional

-

Refuerzos en Losas:

-

Recubrimiento superior de losa (donde se usen químicos para deshielar Recubrimiento inferior de losa Estribos y amarras

4,0 cm

4,0 cm 5,0 cm) 2,5 cm 2,5 cm

Cuando se usen químicos para deshielar, se deben disponer detalles de drenaje para evacuar las soluciones de deshielo de modo de impedir que entren en contacto con las vigas o elementos pretensados. Cuando ese contacto no puede ser evitado o en localidades donde los elementos pretensados estén expuestos a agua o rocío salado, o vapores químicos, se deberá disponer de recubrimientos adicionales. La separación libre mínima entre elementos tensores deberá cumplir con lo establecido en el Artículo 9.26.2 de la Norma AASHTO.


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- Acero Pretensado: el mayor valor entre 3 veces el diámetro del cable o 11/3 el tamaño máximo del árido - Acero Postensado: el mayor valor entre 3,8 cm o 11/2 el tamaño máximo del árido 3.1003.706 Determinación del Centroide de la Fuerza de Pretensado. En vigas

postensadas simplemente apoya das se de be considerar que el ce ntro de gravedad d e l os cables su be 1,5 cm con respecto al e je del du cto, debido al po stensado en trazados pa rabólicos. Este de splazamiento se pu ede considerar diferente, si los catálogos del fabricante lo señalan. 3.1003.8

ACERO ESTRUCTURAL

En la Se cción 10 de la Norma AAS HTO Standa rd y Se cción 6 d e l a AA SHTO LRFD se entregan las disposiciones y criterios de diseño para Acero Estructural en los puentes y ob ras afines. Estas disposiciones deberán se r respetadas en su totalida d en los dise ños desarrollados en Chil e, considerando las modificaciones o complementos que se incluyen a continuación. 3.1003.801 Materiales. Conforme se establece en la Tabla 1 0.2.A del Capítulo 10, Steel Structures, de la

AASTHO Standard, o en la Tabla 6.4.1-1 de la Sección 6, Steel Structures, de la Norma AASHTO LRFD, el acero estructural deberá especificarse según la designación AASHTO M270, o ASTM A70 9 en grados 36, 50, 50W, HPS70W y 100/100W. El acero de vigas y elementos soportantes de las cargas principales sometidos a esfuerzos de tensión, tendrá propiedades s uplementarias de impacto según se describe en "AASHTO Standard Specifications for Tra nsportation Mate rials a nd Me thods of Sa mpling an d Testing". Lo s reque rimientos adicionales se refie ren a las p ropiedades de te nacidad y resili encia del m aterial que permiten qu e se a sometido a ciclos de carga, ab sorbiendo y regresando energía sin defo rmaciones pe manentes. Est os requerimientos de imp acto depen den d el tipo de acero, tipo de construcción, tipo de unió n (soldad a o remachada) y el promedio mínimo de temperatura de servicio a la cual la estructura estará sujeta. Los aceros serán d e resiliencia garantizada y se po drán u sar aceros equivalentes siempre y cuando sean de re siliencia ce rtificada, o ésta sea homolo gada con e nsayes de p robeta Cha rpy, co n probetas según ASTM E23-96 y frecuencia de ensayes según ASTM A673-95. La temperatura a la cual se deben realizar los e nsayes y los valo res mínimos que deben cumplir se en cuentran e n la Espe cificación ASTM A709/A709M - 97A para la s tres zonas de te mperatura definidas en la Tabla 10.3.3 A de la Norma AASHTO que, expresada en grados Celsius, se transcribe en la Tabla 3.1003.801.A. TABLA 3.1003.801.A DESIGNACION DE ZONAS DE TEMPERATURAS PARA ENSAYES DE PROBETA CHARPY Designación d e Zona

1 2 3

Temperatura Mínima de Servici o ºF ºC

0ºF y superior -1ºF a –30ºF -31ºF a –60ºF

-18ºC y superior -19ºC a –34ºC -35ºC a –51ºC

Las seccio nes pl egadas solo p odrán f abricarse con a cero cuya du ctilidad para ser plegados sea garantizada de fábrica. Los pe rfiles de a cero e structural de origen extra njero se denominarán de acue rdo a los estándares del país de origen, indicando la norm a que rige l a denominación d el perfil y su s propiedades físico químicas. Es obligatorio que los aceros y perfiles provenientes del extranjero consten con los certificados de homologación a lo s requerimientos de la Norm a AASHTO. En caso de que no cuenten con estos certificados, la homologación d eberá hacerse en la boratorios n acionales reconocidos po r l a Di rección de Vialidad.


EDICIÓN 2018



Se utilizarán aceros estructurales con denominación según norma chilena NCh, en espesores mayores a 5 mm, según la definición siguiente: Acero lami nado e n caliente (est ructural soldable), co n d esignación A2 40ES, A270ES y A345ES, según NCh 2 03/217, o a ceros autopatinables se gún ASTM A242. Las propi edades y características mecánicas de estos materiales se establecen en norma NCh 427. Los pe rfiles chile nos de ace ro e structural se deno minarán de acuerdo co n el "Manual de Diseño para Estru cturas de Ace ro" d el Instituto Chil eno d el A cero (I CHA), con el objet o de fa cilitar la estimación del peso total de las estructuras. El Capítulo 4 .600 Puentes y Pasarelas del Volumen Nº 4 “Pl ano de Obras Tipo” del Manual de Carreteras, considera el uso de aceros estructurales con de nominación según no rma chilena NCh 203 para el diseño de varios proyectos tipos, ya aprobados por la Dirección de Vialidad. 3.1003.802 Espeso res Mínimo s. Los espesores mínimos del metal se especifican en el Artículo 10.8 de

la Norma AASHTO. No obstante lo anterior, se deberán respetar los siguientes espesores mínimos en los elementos que se detallan a continuación: Puentes y Pasarelas Elemento Viaductos Peatonales (mm) (mm) -

Alma, Alas de Vigas Tipo IN en Vigas Principales Platabandas de Refuerzo de Vigas Tipo IN en Vigas Principales Atiesadores de Carga Atiesadores de Rigidez Arriostramientos Conectores de Corte Tipo C Resto de Elementos Principales Elementos Secundarios

12 10 10 8 8 5 5 4

10 8 8 5 5 5 5 3

3.1003.803 Conect ores de Cort e. En vigas de puentes, pasos desnivelados y pasarelas sólo se aceptarán

conectores de corte del tipo Canal o Espárragos (Stud). Su diseño se regirá por lo e stablecido en el Artículo 10.38.2 de la Norma AASHTO Standard. Cuando se utilice la norma AASTHO LRFD, el diseño se regirá por lo establecido en los Artículos 6.4.4, Stud Shear Connectors, y 6.10.6.4, Shear Connectors, de la Sección 6, Steel Structures. 3.1003.804 Diseño de Soldaduras. El diseño d e las soldad uras de vigas y estru cturas metálicas deberá

ceñirse a lo especifi cado en el Artículo 10.23 de la Norma AASHTO Standard Spec ifications for Hi ghway Bridges. Si se utiliza la norma AASHT O LRF D Bri dge Design Specifications, el diseño debe ceñirse a especificado en el Artícul o 6.13.3, Welded Connections, de l a Sección 6, S teel Stru ctures. Ade más, el diseño de las soldaduras deberá realizarse de acuerdo con lo especificado en la Norma AWS D 1.5, Bri dge Welding Code. 3.1003.805 Secciones Compuest as en Vigas de Acero Conti nuas. El di seño de l as seccion es en l as

zonas de mo mentos po sitivos e n viga s de l uces co ntinuas n o di fiere d el di seño e n tra mos simplemente apoyados y deberán considerarse como sección compuesta. En las zonas de flexión negativa, las b arras de refuerzo p aralelas a l a vig a de a cero y dent ro del ancho efectivo de l a losa se u sarán para calcular la s propiedades de la sección compuesta. Las barras deben anclarse apropiadamente en la región de momento positivo (ver Artículo 10.38.4.2 de la Norma AASHTO). Para transferir las fuerza de las barras de refuerzo a la viga de a cero deb en i ncluirse co nectores de corte entre el apoyo interi or y cada p unto de inflexión adyacente. La fuerza horizontal que debe transferirse se puede calcular a partir de la siguiente ecuación: Vh

en que: Asr f yr

Asr f yr 



2

(ec. 3.1003.805.1)

= Área total de barras de refuerzo = Resistencia a la fluencia de las barras de refuerzo

Los cone ctores d e co rtante en la z ona de momento n egativo pue den espa ciarse uniformemente entre el punto de momento máximo negativo y los puntos de momento nulo. MOP-DGOP-DIRECCIÓN DE VIALIDAD-CHILE _____________________________________________________________________

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3.1003.10 Abril 2013

3.1003.806 Verificación a la Fatiga. Los tableros con vigas metálicas y vigas cajón metálicas deben ser verificados a la fatiga. Se aceptará la metodología propuesta en el Art. 6.6 de la Norma AASHTO LRFD. 3.1003.9

ACERO ESTRUCTURAL DE CORRUGACIÓN PROFUNDA

Se entiende por corrugación profunda aquélla cuya ondulación tiene profundidad de corrugación mayor que 120 mm, como por ejemplo, la indicada en la Figura 3.1003.9.A. FIGURA 3.1003.9.A EJEMPLO DE CORRUGACIÓN PROFUNDA (381 X 140 mm)

El acero estructural de corrugación profunda puede ser empleado en estructuras de puentes, pasos bajo nivel y sobre nivel, túneles excavados en suelo, y similares. Estas estructuras deberán ser diseñadas y especificadas de acuerdo con AASHTO LRFD Bridge Design Specification - Section 12. Los requerimientos para el diseño sísmico deberán ser aprobados por la Dirección de Vialidad. 3.1003.10

APOYOS ELASTOMÉRICOS

En la Sección 14 de la Norma AASHTO se entregan las disposiciones y criterios de diseño para los apoyos elastoméricos en puentes y obras afines. Estas disposiciones deberán ser respetadas en su totalidad en los diseños desarrollados en Chile, considerando las modificaciones o complementos que se incluyen a continuación. 3.1003.1001 Ensayes de los Materiales. Las placas elastoméricas deberán ser ensayadas ciñéndose a lo especificado en las Especificaciones Técnicas Generales de Construcción del MC-V5. 3.1003.1002 Módulo de Cort e G de las Placas. En las placas de apoyo de neopreno se deberán utilizar los siguientes valores para el módulo de corte G: -

Estado de Carga Sísmico: 13 kgf/cm2. Estado de Carga Estático: 10 kgf/cm2.

Estos valores deberán ser especificados en planos, además de los de dureza. Valores distintos deberán justificarse con ensayes ejecutados en laboratorios reconocidos, aprobados por la Dirección de Vialidad. 3.1003.1003 Recubrimiento Lateral de los Refuerzos. Los apoyos elastoméricos deberán tener un recubrimiento lateral de 5 mm como mínimo. 3.1003.1004 Deformación Lateral Máxima Admisible. La deformación lateral para la condición sísmica, más 50% de la deformación por temperatura, no deberá superar 100% de la altura del neopreno de la placa de apoyo. Otros valores para la deformación máxima se aceptarán sólo si se justifican con ensayes ejecutados en laboratorios reconocidos, aprobados por la Dirección de Vialidad.


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3.1004.1 Junio 2007

SECCION 3.1004 DISEÑO SISMICO 3.1004.1

INTRODUCCION

3.1004.101 Objetivo, Principios e Hipótesis Básicas. Estas especificaciones establecen las recomendaciones de diseño sísmico de puentes, viaductos, pasos desnivelados y pasarelas peatonales, con tramos con luces libres no mayores de 70 m (estructuras menores y medianas) para evitar su daño sísmico. Su alcance no se refiere a puentes de grandes luces sobre 70 m (estructuras mayores) y con tipologías especiales tales como puentes en arco, atirantados, colgantes, etc. Los movimientos sísmicos y las fuerzas sísmicas indicadas en esta especificación están basadas en una probabilidad de no excedencia de 90% durante la vida útil de un puente o pasarela, estimada en 50 años, lo que es equivalente a un periodo de retorno medio de 475 años. 6 Los puentes y sus componentes que son diseñados para resistir estas fuerzas y que son construidos de acuerdo con los detalles de diseño indicados en estas especificaciones pueden sufrir daño, pero tienen una muy baja probabilidad de colapsar debido a la acción sísmica. Estas especificaciones, aplicadas en conjunto con las normas de diseño específicas para cada material, están orientadas a lograr estructuras que: (a) Resistan sin daño, en el rango elástico, movimientos sísmicos de intensidad moderada. (b) Limiten los daños en elementos no estructurales durante sismos de mediana intensidad. (c) Aunque presenten daños eviten su colapso total o parcial durante sismos de intensidad excepcionalmente severa. Dentro de lo posible, el daño que ocurriera debería presentarse en zonas en que puede ser detectado rápidamente y de fácil acceso para su inspección y reparación. El riesgo de vida humana en estos casos debe ser mínimo, no aceptándose como principio general. Estas especificaciones son aplicables a todo el territorio de Chile. El peligro sísmico varía en el país de norte a sur, razón por la cual, para objetivos de diseño, se han definido tres Categorías de Comportamiento Sísmico (CCS) en base a la aceleración efectiva máxima del suelo A 0 del lugar y a un coeficiente de importancia del puente (CI). La aceleración efectiva máxima A 0 se determina a partir del mapa de zonificación sísmica que se incluye. El coeficiente de importancia del puente depende de un criterio de línea vital para el conjunto puente-camino. Como consecuencia de ello un puente intermedio con carácter de esencial deberá funcionar durante y después de un terremoto. Un puente será definido como esencial sobre la base de aspectos tanto económicos, como sociales, de mitigación del desastre sísmico y de defensa.

3.1004.102 Antecedentes. Estas disposiciones están inspiradas en el satisfactorio comportamiento que tuvieron los puentes diseñados según la práctica chilena durante el terremoto de carácter subductivo compresional de la zona central de Chile del 3 de marzo de 1985 de magnitud de Richter 7.8. 7 En consecuencia, los métodos de análisis y de diseño que recomiendan estas especificaciones corresponden al ambiente sismogenético esencialmente subductivo propio de la placa de Nazca, que abarca a Chile de Arica a la latitud de la Península de Taitao. Sin embargo, ellas también cubren los casos de sismicidad cortical de carácter superficial que se presentan al Sur de la Península de Taitao y en otras zonas del país.

6

Los niveles de fuerzas elásticas tienen una probabilidad de no excedencia de 90% para una vida útil económica de 50 años. Sin embargo, los niveles de fuerzas elásticas de diseño por si solas no determinan el riesgo sísmico, el riesgo es influenciado además por las prácticas de diseño y procedimiento de análisis considerados en conjunto con las demandas sísmicas de los movimientos sísmicos de diseño. El periodo de retorno medio de 475 años es igual al considerado por la Norma AASHTO 2002. 7 “The Chile Earthquake of March 3, 1985. Damage to Bridges and Highways”. Earthquake Spectra, Vol. 2. Nº2. Chapter 6, pp. 411 427, February 1986. MOP – DGOP – DIRECCION DE VIALIDAD – CHILE _________________________________________________________________

EDICIÓN 2018



3.1004.2 Junio 2002

La comparación de la capacidad destructiva de los movimientos sísmicos de zonas de transcursión (EEUU) y subducción (Chile) se indican en la Sección 9 de la publicación Saragoni (1981) 8. El ambiente sísmico subductivo no es considerado en detalle por las normas norteamericanas y es así indicado claramente en la norma UBC 97 Tabla 16-U. Nota 1. Especial tratamiento se hace en estas disposiciones a la alta probabilidad de ocurrencia simultánea de eventos sísmicos extremos con socavación extrema, debido al carácter de torrente de los ríos en gran parte de Chile. La socavación extrema si bien es un evento de baja probabilidad de ocurrencia durante la vida útil del puente, una vez ocurrida, ella será conservada por el río, pues no se recupera el nivel de empotramiento original, de tal suerte que cuando ocurra el sismo extremo existe una alta probabilidad de encontrar el puente socavado. Por este motivo esta característica será siempre condicionamiente del diseño sísmico y la evaluación de la socavación para esta condición será crítica. 3.1004.2

SIMBOLOGIA La simbología correspondiente a la Sección 3.1004 Diseño Sísmico es la siguiente:

a0

= aceleración máxima del suelo

A 0

= aceleración efectiva máxima del suelo

A '0 B CI CCS D E

= = = = = =

Ec

= módulo de Young de la cepa o pila.

EQM

EQF g H I

K1

Kv L

8

= fuerzas sísmicas elásticas para el Estado de Carga I o Estado de Carga II modificadas dividiendo por el correspondiente factor R = fuerzas sísmicas elásticas para el estado de carga I o estado de carga II divididas por un factor R=1 = aceleración de gravedad (=9,8 m/s 2). = altura de la cepa o pila en m según Numeral 3.1004.309(2) o altura de estribos, cepas y rótulas según Numeral 3.1004.315. = momento de Inercia de la cepa o pila en la dirección considerada. = coeficiente de importancia cuyo valor varía según el Coeficiente de Importancia (CI) y se define en Tabla 3.1004.309(1).A

K2 Kh

coeficiente de aceleración efectiva máxima A 0/g boyante clasificación por importancia categorías de comportamiento sísmico peso muerto empuje de tierra

= constante definida en Tabla 3.1004.309(2).A para el coeficiente sísmico modificado por la respuesta estructural y el espectro de aceleración de diseño y el cual depende del tipo de suelo. = coeficiente sísmico horizontal = coeficiente sísmico vertical = longitud en metros del tablero del puente a la próxima junta de expansión o al extremo del tablero del puente.

Saragoni, R . “Influencia de la Aceleración Máxima, Duración y Contenido de Frecuencias en los Daños Producidos por los

Terremotos”, Boletín de Información del Laboratorio de Carreteras y Geotecnia, Nº 144, pp. 15-32, Marzo-Abril, 1981, Madrid, España


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N PSS P R r S SF Si Tn T1 Ti vs

Wp Wu α ξ

= = = = = = =


3.1004.3 Junio 2013

largo de apoyo mínimo de los extremos de las vigas peligro de socavación sísmica peso total factor de modificación de respuesta razón de períodos modales T i/T j coeficiente de suelo definido en Tabla 3.1004.308.A fuerza debido al escurrimiento

= valores máximos modales = período fundamental de vibrar en segundos del sistema formado por la infraestructura y la sección de la superestructura a la que sirve de apoyo. = período que limita el rango del coeficiente sísmico modificado por la respuesta estructural y el espectro de aceleración absoluta. = período del modo = velocidad de propagación de onda de corte del suelo = peso de la cepa o pila. = peso de la sección de la superestructura que es apoyada por la infraestructura la cual es considerada en el análisis. = ángulo de esviaje de los apoyos medidos en grados a partir de una línea perpendicular a la luz = razón amortiguamiento uniforme para todos los modos de vibrar, que debe tomarse igual a 0,05

ρ ij

= coeficiente de acoplamiento modal

3.1004.3

REQUERIMIENTOS GENERALES.

3.1004.301 Alcance. Estas especificaciones establecen requisitos sísmicos mínimos para el diseño de puentes, viaductos, pasos desnivelados y pasarelas peatonales. Ellas se aplican a estructuras menores y medianas con tramos conformados por vigas de acero y concreto cuyas luces libres no excedan de 70 metros. En consecuencia ellas no son aplicables a puentes mayores con grandes luces y con tipologías estructurales especiales tales como puentes colgantes, atirantados o en arco. 3.1004.302 Aceleración Efectiva Máxima del Suelo A ( 0 ). Los valores de la aceleración efectiva máxima del suelo corresponde a valores teóricos que, siendo menores que la aceleración máxima del suelo que se mide con los acelerógrafos durante los terremotos, permite construir espectros elásticos de diseño, calibrados por el comportamiento sísmico observado de las estructuras en los grandes sismos. A La aceleración efectiva máxima del suelo o se determina de la Tabla 3.1004.302.A de acuerdo con la zonificación sísmica de Chile indicada en el Numeral 3.1004.304. Esta zonificación es igual a la considerada por la norma NCh 433, Diseño Sísmico de Edificios.

La fracción de la aceleración de gravedad g de la Aceleración Efectiva Máxima A0 se denomina Coeficiente de Aceleración Efectiva Máxima, A' 0; éste es un coeficiente adimensional determinado de acuerdo a la expresión A' 0 = A0 / g


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3.1004.3 Junio 2002

TABLA 3.1004.302.A VALOR DE ACELERACION EFECTIVA MAXIMA A0 Y COEFICIENTE DE ACELERACION EFECTIVA MAXIMA A' 0 Zona Sísmica

Ao

A0'

1

0,20 g

0,20

2

0,30 g

0,30

3

0,40 g

0,40

Las fuerzas obtenidas a partir de estas aceleraciones efectivas máximas tienen una probabilidad de excedencia de 10% en 50 años, lo cual corresponde a un período de retorno aproximado de 475 años. 3.1004.303 Aceleración Máxima del Suelo (a0). La aceleración máxima del suelo corresponde al valor promedio que miden los acelerógrafos en suelo duro que tienen una probabilidad de excedencia de 10% en 50 años, lo cual corresponde a un período de retorno aproximado de 475 años. La aceleración máxima del suelo a 0 se determina de la Tabla 3.1004.303.A, de acuerdo con la zonificación sísmica de Chile indicado en el Numeral 3.1004.304 TABLA 3.1004.303.A VALOR DE ACELERACION MAXIMA DEL SUELO a0 COMPARACION CON VALOR ACELERACION EFECTIVA MAXIMA AO . Zona Sísmica

ao

Ao

1

0,30g

0,20g

2

0,40g

0,30g

3

0,50g

0,40g

Los valores de aceleración máxima a 0 para suelos diferentes de suelos duros pueden obtenerse multiplicando por el factor de amplificación de suelo S de la Tabla 3.1004.308.A. 3.1004.304 Zonificación Sísmica. Se distinguen tres zonas sísmicas en el territorio nacional, zona 1, 2 y 3 cuyos valores van en aumento con el peligro sísmico. Ellas se indican en las Láminas 3.1004.304A, 3.1004.304B, y 3.1004.304C. Para la zonificación sísmica de las regiones IV, V, VI, VII, VIII, IX y Metropolitana, debe prevalecer la zonificación basada en división política por comunas que se indica en la Tabla 3.1004.304.A. 3.1004.305 Clasificación Por Importancia. Un coeficiente de importancia (CI) que será calificado por la Dirección de Vialidad, deberá ser considerado para los puentes, pasos desnivelados y pasarelas ubicados en las zonas sísmicas 2 y 3, de acuerdo con el siguiente criterio: Puentes y Estructuras Esenciales Otros Puentes y Estructuras

CI = I CI = II


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EDICIÓN 2018

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3.1004.3 Junio 2002

TABLA 3.1004.304.A ZONIFICACION SISMICA POR COMUNAS PARA LAS REGIONES CUARTA A NOVENA Región

4ª

5ª

Zona 3 Andacollo Combarbalá Coquimbo Illapel La Higuera La Serena Los Vilos Mincha Monte Patria Ovalle Paiguano Punitaqui Río Hurtado Salamanca Vicuña Algarrobo Cabildo Calera Cartagena Casablanca Catemu Concón El Quisco El Tabo Hijuelas La Cruz La Ligua Limache Llayllay Nogales Olmué Panquehue Papudo Petorca Puchuncaví Putaendo Quillota Quilpué Quintero Rinconada San Antonio San Felipe Santa María Santo Domingo Valparaíso Villa Alemana Viña del Mar Zapallar

Zona 2

Zona 1

Calle Larga Los Andes San Esteban

(Continúa)


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3.1004.3 Junio 2002

TABLA 3.1004.304.A ZONIFICACION SISMICA POR COMUNAS PARA LAS REGIONES CUARTA A NOVENA (Continuación) Región

Metropolitana

Zona 3 Alhué Curacaví El Monte Lampa María Pinto Melipilla San Pedro Tiltil

Zona 2 Buin Calera de Tango Cerrillos Cerro Navia Colina Conchalí El Bosque Estación Central Huechuraba Independencia Isla de Maipo La Cisterna La Florida La Granja La Pintana La Reina Las Condes Lo Barnechea Lo Espejo Lo Prado Macul Maipú Ñuñoa Paine Pedro Aguirre Cerda Peñaflor Peñalolén Pirque Providencia Pudahuel Puente Alto Quilicura Quinta Normal Recoleta Renca San Bernardo San Joaquín San José de Maipo San Miguel San Ramón Santiago Talagante Vitacura

Zona 1

(Continúa)


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3.1004.3 Junio 2002

TABLA 3.1004.304.A ZONIFICACION SISMICA POR COMUNAS PARA LAS REGIONES CUARTA A NOVENA (Continuación) Región

6ª

7ª

Zona 3 La Estrella Las Cabras Litueche Lolol Marchigüe Navidad Palmilla Peralillo Paredones Peumo Pichidegua Pichilemu Pumanque Santa Cruz

Cauquenes Chanco Constitución Curepto Empedrado Hualañé Licantén Maule Pelluhue Pencahue San Javier Talca Vichuquén

Zona 2 Chépica Chimbarongo Codegua Coinco Coltauco Doñihue Graneros Machalí Malloa Mostazal Nancagua Olivar Placilla Quinta de Tilcoco Rancagua Rengo Requínoa San Fernando San Vicente de Tagua Colbún Curicó Linares Longaví Molina Parral Pelarco Rauco Retiro Río Claro Romeral Sagrada Familia San Clemente Teno Villa Alegre Yerbas Buenas

Zona 1

Tagua

(Continúa)


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3.1004.3 Junio 2002

TABLA 3.1004.304.A ZONIFICACION SISMICA POR COMUNAS PARA LAS REGIONES CUARTA A NOVENA (Conclusión) Región

8ª

9ª

Zona 3 Arauco Bulnes Cabrero Cañete Chillán Cobquecura Coelemu Concepción Contulmo Coronel Curanilahue Florida Hualqui Laja Lebu Los Alamos Lota Nacimiento Negrete Ninhue Penco Portezuelo Quillón Quirihue Ranquil San Carlos San Nicolás San Rosendo Santa Juana Talcahuano Tirúa Tomé Treguaco Yumbel Angol Carahue Galvarino Los Sauces Lumaco Nueva Imperial Purén Renaico Saavedra Teodoro Schmidt Toltén Traiguén

Zona 2 Antuco Coihueco El Carmen Los Angeles Mulchén Ñiquén Pemuco Pinto Quilaco Quilleco San Fabián San Ignacio Santa Bárbara Tucapel Yungay

Collipulli Cunco Curacautín Ercilla Freire Gorbea Lautaro Loncoche Perquenco Pitrufquén Temuco Victoria Vilcún Villarrica

Zona 1

Curarrehue Lomquimay Melipeuco Pucón


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3.1004.3 Junio 2002

3.1004.306 Peligro de Socavación Sísmica (PSS) para el Diseño Sísmico. El grado de peligro de socavación sísmica (PSS) corresponde al nivel de socavación remanente después de ocurrida la socavación máxima, y se expresa como % de ésta última. El nivel de socavación remanente es particularmente importante en sistemas hidráulicos de torrente no considerados por la norma AASHTO. Los grados de Peligro de Socavación Sísmica (PSS) que deben considerarse en el diseño sísmico de los puentes y estructuras afines serán los indicados en la Tabla 3.1004.306.A, considerando que el peligro de socavación sísmica 0 corresponde a estructuras que no están sometidas a este fenómeno, tales como pasos desnivelados, pasarelas urbanas, etc. TABLA 3.1004.306.A PELIGRO DE SOCAVACION SISMICA (PSS) Peligro de Socavación Sísmica

% Socavación Total a Socavación Total para T = 25 años • 100 Considerar en el Socavación Total para T de Diseño Diseño

0

0

0

1

75

≤ 75

2

100

> 75 y ≤ 100

La Socavación Total considerada de la Tabla 3.1004.306.A corresponde a la socavación total (general más local) determinada para los períodos de retorno de diseño establecidos en la Tabla 3.1002.302.A. Para establecer el grado de peligro de socavación sísmica (PSS) se deberá calcular, conforme se señala en el Numeral 3.1002.308 de la presente Sección, el nivel de socavación total estimado para un período de retorno de 25 años. Según el porcentaje que representa dicha socavación total estimada, de la socavación máxima determinada para el período de diseño, en la Tabla 3.1004.306.A se determinará el peligro de socavación sísmica PSS y el porcentaje de la socavación máxima a considerar en el diseño. La Dirección de Vialidad podrá, en casos debidamente justificados, considerar socavaciones de diseño sísmico inferiores a los indicados en la Tabla 3.1004.306.A, pero en ningún caso, inferiores a 50% de la Socavación Total. 3.1004.307 Categorías de Comportamiento Sísmico. A cada puente o pasarela se le asignará una de las siguientes cuatro Categorías de Comportamiento Sísmico (CCS) de la a a la d, basado en la aceleración efectiva máxima ( Ao ), el Peligro de Socavación (PSS) y la Clasificación por Importancia (CI), tal como señala en la Tabla 3.1004.307.A.


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3.1004.3 Junio 2002

TABLA 3.1004.307.A CATEGORIAS DE COMPORTAMIENTO SISMICO (CCS) Aceleración Efectiva Máxima A0

Peligro de Socavación

0,20g 0,30g 0,40g

Clasificación por Importancia

0 1 2 0 1 2 0 1

I a b b b c d c d

II a a b a b c b c

2

d

d

3.1004.308 Efecto del Suelo. Los efectos del comportamiento dinámico del suelo de fundación de pasos menores, pasarelas y puentes intermedios durante sismos será determinado empleando un coeficiente de Suelo (S) que depende del tipo de perfil de suelo definido en la Tabla 3.1004.308.B. Los coeficientes de suelo ( S ) permiten incorporar el efecto del suelo en los coeficientes sísmicos y espectros de diseño. Sus valores se indican en la Tabla 3.1004.308.A TABLA 3.1004.308.A COEFICIENTE DEL SUELO (S) Tipo de Suelo

S

I

0,9

II

1,0

III

1,2

IV

1,3


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3.1004.3 Junio 2002

TABLA 3.1004.308.B DEFINICION DE LOS TIPOS DE SUELOS DE FUNDACION (SOLO PARA SER USADA CON LA TABLA 3.1004.308.A) Tipo de Suelo

I

II

III

IV

Descripción Roca: Material natural, con velocidad de propagación de onda de corte vs in-situ igual o mayor que 800m/s, o bien resistencia de la compresión uniaxial de probetas intactas (sin fisuras) igual o mayor que 10 MPa y RQD igual o mayor que 50%. Si el espesor de la roca es inferior a 20 m, el suelo se clasificará como del tipo del suelo subyacente a la roca. Suelo con velocidad de propagación de onda de corte vs in situ igual o mayor que 400 m/s en los 10m superiores, y creciente con la profundidad; o bien, Grava densa, con peso unitario seco γd igual o mayor que 20 kN/m 3 o índice de densidad ID(DR) (densidad relativa) igual o mayor que 75%, o grado de compactación mayor que 95% del valor Proctor Modificado, o bien: Arena densa, con ID(DR) mayor que 75%, o índice de Penetración Estándar N mayor que 40 (normalizado a la presión efectiva de sobrecarga de 0,10 MPa), o grado de compactación superior a 95% del valor Proctor Modificado; o bien, Suelo cohesivo duro, con resistencia al corte no drenado S µ igual o mayor que 0.10 MPa (resistencia a la compresión simple q µ igual o mayor que 0,20 MPa) en probetas sin fisuras. En todo los casos, las condiciones indicadas deberán cumplirse independientemente de la posición del nivel freático y el espesor mínimo del estrato debe ser de 20 m. Si el espesor sobre la roca es menor que 20 m, el suelo se clasificará como tipo I. Si el espesor del suelo tipo II sobre suelo tipo III o IV es inferior a 20 m, el suelo se clasificará como del tipo del suelo subyacente, esto es tipo III o tipo IV, según corresponda. Arena permanentemente no saturada, con ID(DR) entre 55 % y 75%, o N mayor que 20 (sin normalizar a la presión efectiva de sobrecarga de 0,10 MPa; o bien, Grava o arena no saturada, con grado de compactación menor que 95% del valor Proctor Modificado; o bien, Suelo cohesivo con S µ comprendido entre 0,025 y 0,10 MPa (q µ entre 0,05 y 0,20 MPa) independientemente del nivel freático; o bien, Arena saturada con N comprendido entre 20 y 40 (normalizado a la presión efectiva de sobrecarga de 0,10 MPa). Espesor mínimo del estrato: 10 m. Si el espesor del estrato sobre la roca o sobre suelo correspondiente al tipo II es menor que 10 m, el suelo se clasificará como tipo II. Si el espesor del suelo III sobre suelo IV es inferior a 25 m, se clasificará como tipo IV. Suelo cohesivo saturado con S u igual o menor que 0,025 MPa (q u igual o menor que 0,050 MPa). Espesor mínimo del estrato: 10 m. Si el espesor del estrato sobre el suelo correspondiente a algunos de los tipos I, II o III es menor que 10 m, el suelo se clasificará como tipo III.


EDICIÓN 2018



3.1004.3 Junio 2004

3.1004.309 Métodos de Análisis. Para determinar las cargas sísmicas a ser usadas en el análisis elástico de los efectos sísmicos se describen a continuación cinco métodos:

! ! ! ! !

Método del Coeficiente Sísmico. Método del Coeficiente Sísmico Modificado por la respuesta Estructural. Método Modal Espectral. Método Modal Espectral con Estudio de Riesgo Sísmico. Método de Análisis Lineal o no-Lineal en el Tiempo.

Los dos primeros métodos consideran coeficientes de respuesta sísmica y el tercero, un análisis modal espectral basado en un espectro de aceleración de diseño. Los últimos dos son métodos más rigurosos de análisis que podrán ser requeridos por la Dirección de Vialidad para puentes que considere estructuras críticas o para aquellas estructuras de geometría compleja o próximas a fallas geológicas activas superficiales (Las Melosas, Cajón del Maipo). Los tres primeros métodos se refieren al análisis sísmico de la estructura de puentes tradicionales y estructuras afines, constituida por la superestructura e infraestructura, sin incluir los estribos, los cuales se consideran para estos efectos, sólo como apoyos. Los métodos de análisis consideran que la superestructura es libre de vibrar sísmicamente sobre los apoyos elastoméricos o similares de los estribos, sin restricciones significativas para los desplazamientos horizontales, considerando para esto las juntas de expansión adecuadas. En el Numeral 3.1004.312 se entregan las disposiciones y recomendaciones generales de diseño sísmico para el análisis de los estribos de un puente o estructura afín, considerando las fuerzas de incremento sísmico de los empujes de tierra, las fuerzas inducidas por los efectos inerciales de los muros y la transferencia de fuerzas sísmicas de la superestructura. Se revisan en este Numeral las disposiciones referentes a estribos independientes auto-estables (gravitacionales o muros cantilever) y estribos monolíticos en los que existe continuidad entre el tablero y el estribo. 3.1004.309(1) Método del Coeficiente Sísmico. Este método se aplicará a pasarelas, pasos desnivelados y puentes simplemente apoyados de hasta dos tramos, con luces libres que no superen los 70 metros, en los cuales la diferencia de cotas entre la mesa de apoyo de la elevación de la infraestructura y el nivel de socavación considerado en el diseño (ver Numeral 3.1004.306), no supere los 12 metros, con curvaturas en planta que permitan su reemplazo por la poligonal de los tramos. El coeficiente sísmico horizontal de diseño valor mínimo de 0,10.

K h Donde

"

K 1 # S #

A0 2g

!

K h

se obtendrá de la siguiente fórmula, con un

0,10

(ec. 3.1004.309(1).1)

K 1 = Coeficiente de importancia cuyo valor varía según el Coeficiente de Importancia (CI) y se

S Ao

= =

define en Tabla 3.1004.309(1).A Coeficiente de suelo definido en Tabla 3.1004.308.A Aceleración Efectiva Máxima definida en Tabla 3.1004.302.A

TABLA 3.1004.309(1).A COEFICIENTE DE IMPORTANCIA K1. CI = I

K1

"

1,0

CI = II

K1

"

0,8

En este método los valores de los factores de modificación de respuesta (R) del Numeral 3.1004.310 serán todos iguales a 1,0.


EDICIÓN 2018



3.1004.3 Junio 2004

El análisis se hará independientemente en dos direcciones ortogonales. Siendo ellas la longitudinal y transversal de la estructura tal como se indica en el Numeral 3.1004.313. 3.1004.309(2) Método del Coeficiente Sísmico Modificado por la Respuesta Estructural. El coeficiente sísmico especificado en esta sección será aplicable a puentes simplemente apoyados de más de dos tramos y puentes continuos, con luces libres que no superen los 70 metros, en los cuales la diferencia de cotas entre la mesa de apoyo de la elevación de la infraestructura y el nivel de socavación considerado en el diseño (ver Numeral 3.1004.306), no supere los 25 metros.

K h (Tn )

donde las constantes 3.1004.309(1).A.

T 1

y

K 2

'1.5# K 1 # S# A0 / g " $&K 1 # K 2 # S# Ao $ gT 2 3 n %

Tn

)

T1

T1

(

Tn

(ec. 3.1004.309(2).1)

están definidos en la Tabla 3.1004.309(2).A y el coeficiente

K 1

en la Tabla

TABLA 3.1004.309(2).A CONSTANTES ESPECTRALES T1 Y K2. Suelo Tipo

T1 (seg)

K2

I

0,20

0,513

II

0,30

0,672

III

0,70

1,182

IV

1,10

1,598

Las fuerzas sísmicas de diseño para miembros individuales de puentes, así como sus correspondientes conexiones serán obtenidas dividiendo por adecuados factores R de modificación de la respuesta, los valores de las fuerzas elásticas determinadas con el presente método. Los factores R se encuentran especificados en el Numeral 3.1004.310. En el Numeral 3.1004.311 se establece el valor mínimo que deberá verificar el esfuerzo de corte basal total del puente, determinado con el coeficiente sísmico definido en el presente método. Si el corte basal total es inferior a ese límite mínimo, las solicitaciones de los elementos estructurales deberán amplificarse por un factor tal, que dicho esfuerzo de corte alcance el valor mínimo señalado. T

n El período fundamental se determinará de acuerdo a las fórmulas de la Tabla 3.1004.309(2).B o empleando métodos conocidos más exactos, tal como el Método de Rayleigh.


EDICIÓN 2018



3.1004.3 Junio 2004

TABLA 3.1004.309(2).B PERIODOS FUNDAMENTALES DE PUENTES FUNDADOS EN FORMA DIRECTA O SOBRE PILOTES

Tipo de Sistema Estructural Puentes apoyados

simplemente

Fórmula para el Período Fundamental

Dirección

Cepas de Hormigón Armado

Longitudinal o Transversal(*)

Puentes continuos con apoyos fijos sobre la infraestructura y que tienen estribos rígidos, a uno de los Transversal (*) cuales el extremo de la superestructura está conectado con un apoyo fijo.

Tn

" 2+

Cepa Hormigón

0.3Wp

* Wu

3EcIg

de

Tn

" 2+

Tn

" 2+

+

Wp

8

EcIg

Cepa de Acero

Longitudinal

Tn

"

H3

0.3Wp

* Wu

3EcIg 0.3Wp

* Wu

4.5EcIg

H3

H3

H3

(*) La fórmula no es aplicable para determinar el período fundamental en la dirección transversal, a cepas tipo marco con grupo de columnas. Donde:

Tn = Período fundamental de vibrar en segundos del sistema formado por la infraestructura y la sección de la superestructura a la que sirve de apoyo.

W p Wu

= Peso de la cepa o pila en tonf. = Peso de la sección de la superestructura en tonf que es apoyada por la infraestructura la cual es considerada en el análisis.

Ec = Módulo de Young de la cepa o pila en tonf/m 2.

I

= Momento de Inercia de la cepa o pila en m en la dirección considerada.

H

= Altura de la cepa o pila en m, medido entre la mesa de apoyo de la elevación y el nivel de socavación considerado en el diseño (ver Numeral 3.1004.306).

g

4

2

= Aceleración de gravedad (=9,8 m/s ).

3.1004.309(3) Método Modal Espectral. Este método se aplicará a puentes altos simplemente apoyados y continuos, con tramos con luces libres no superiores a 70 metros y en los cuales la diferencia de cotas entre la mesa de apoyo de la elevación de la infraestructura y el nivel de socavación considerado en el diseño (ver Numeral 3.1004.306), no supere los 50 m. Este método podrá también aplicarse a los casos indicados en los Numerales 3.1004.309.(1) y 3.1004.309 (2) si se estima adecuado. El valor espectral de aceleración absoluta correspondiente al modo “m”, del siguiente espectro de aceleración de diseño:

Sa (Tm )

'1.5 # K 1 # S # A0 " $& K 1 # K 2 # S # Ao $ T 23 m %

Tm T1

)

S a (T m )

, se obtendrá

T1

(

(ec. 3.1004.309(3).1)

Tm


EDICIÓN 2018



T

donde m es el período del modo m, 3.1004.309(2).A.

K 1

3.1004.3 Junio 2004

esta definido en la Tabla 3.1004.309(1).A y

T 1

y

K 2

en la Tabla

Los desplazamientos, rotaciones y las solicitaciones de cada elemento estructural deberán calcularse para cada dirección longitudinal y transversal del puente, superponiendo las contribuciones de cada uno de los modos de vibrar.

Si deben hacerse mediante la expresión:

La superposición de los valores máximos modales

"

S

, , - S S ij

i

en que las sumas

- ij

, , i

y

j

i

j

(ec. 3.1004.309(3).2)

j

son sobre los modos considerados; los coeficientes de acoplamiento modal

deben determinarse de acuerdo a la siguiente expresión.

- ij

"

8. 2 r 3 / 2 (1 * r )/1 ! r 0

2

* 4. r /1 * r 0 2

r "

Ti T j

) 1.0

(ec. 3.1004.309(3).3)

donde:

r "

Ti T j

Ti y T j periodos modales

.

= razón amortiguamiento uniforme para todos los modos de vibrar, que debe tomarse igual a 0,05

Se incluirá en el análisis todos los modos normales ordenados según valores crecientes de las frecuencias propias, que sean necesarios para que la suma de las masas equivalentes, para que en cada una de las dos direcciones de análisis sísmico, sea mayor o igual a 90% de la masa total. Las fuerzas sísmicas de diseño para miembros individuales de puentes, así como sus correspondientes conexiones serán obtenidas dividiendo por adecuados factores R de modificación de la respuesta, los valores de las fuerzas elásticas determinadas con el presente método. Los factores R se encuentran especificados en el Numeral 3.1004.310. En el Numeral 3.1004.311 se establece el valor mínimo que deberá verificar, en el presente método, el esfuerzo resultante del corte basal total del puente. Si éste es inferior a ese límite mínimo, las solicitaciones de los elementos estructurales deberán amplificarse por un factor tal, que dicho esfuerzo de corte alcance el valor mínimo señalado. 3.1004.309(4) Método Modal Espectral con Estudio de Riesgo Sísmico. La Dirección de Vialidad, para puentes que considere especiales, podrá solicitar el análisis sísmico de puente considerando el método modal espectral, en que el espectro de diseño a considerar es el resultado de un estudio de riesgo sísmico específico para el lugar de emplazamiento del puente. 3.1004.309(5) Método de Análisis Lineal o no-Lineal en el Tiempo. En casos especiales, en particular aquellos diseños que consideren aisladores o disipadores sísmicos, la Dirección de Vialidad podrá solicitar análisis sísmicos especiales, en el tiempo, considerando acelerogramas artificiales ad-hoc al riesgo sísmico y características del suelo del lugar de emplazamiento del puente. El análisis puede ser lineal o no-lineal dependiendo del caso considerado. 3.1004.310 Factores de Modificación de Respuesta (R). Las fuerzas sísmicas de diseño para miembros individuales de puentes, así como sus correspondientes conexiones serán obtenidas dividiendo los valores de las fuerzas básicas elásticas por adecuados factores de modificación de respuesta (R). Los valores de los Factores R de Modificación de Respuesta para determinar las fuerzas de diseño sísmicas para


EDICIÓN 2018



3.1004.3 Junio 2004

miembros individuales de puentes, fundaciones y sus correspondientes conexiones, se indican en la Tabla 3.1004.310.A. Este factor refleja las características de absorción y disipación de energía de la estructura resistente, así como la experiencia sobre el comportamiento sísmico de los diferentes tipos de estructuraciones y materiales empleados en Chile. El uso de los valores R deberá corresponder a un detallamiento adecuado del diseño sísmico tal que permita incursiones cíclicas no lineales y la formación de rótulas plásticas en los puntos considerados correspondientes a los niveles de ductilidad considerados. Estos factores serán empleados solo en los métodos del coeficiente sísmico modificado por la respuesta estructural y en el método modal espectral. 3.1004.311 Limitación del Esfuerzo de Corte Basal. El corte basal total del puente se define como la suma de las reacciones horizontales elásticas establecidas según los métodos señalados en 3.1004.309(2) ó 3.1004.309(3), divididas por el correspondiente factor de modificación de respuesta (R) de las elevaciones, determinado según la Tabla 3.1004.310.A. El corte basal total no podrá ser inferior a los siguientes valores: P 0 . 25 K A ! ! ! !S 1 0 Método del Coeficiente Sísmico (ec. 3.1004.311.1) g Modificado por la Respuesta Estructural:

0.20 ! K 1 ! A 0 !

Método Modal Espectral:

P g

!S

(ec. 3.1004.311.2)

Donde: P

= peso total del puente.

TABLA 3.1004.310.A FACTORES DE MODIFICACION DE RESPUESTA (R) Elemento

1

2

RL

RT

Cepa muro

3

2

Columna individual con dado de fundación

3

3

Múltiples columnas con dado de fundación

3

4

Columnas inclinadas con dado de fundación

3

2

a. Individual

3

3

b. Conjunto vertical

3

4

c.

3

2

Directa

1

1

Batería de pilotes

1

1

Pila-pilote

1

1

Cajón o pila de fundación

1

1

ELEVACIONES

Pila Pilote

Conjunto inclinado 3

FUNDACIONES


EDICIÓN 2018



Elemento

3.1004.3 Junio 2007

RL

1

RT

2

4

CONEXIONES

Junta de dilatación

0,8

0,8

Placa apoyo

0,8

0,8

Llaves de corte

1

1

Placa Base

1

1

1

RL: Factor R a utilizar en el eje longitudinal de la estructura.

2

RT: Factor R a utilizar en el eje transversal de la estructura.

3

Para puentes clasificados con categoría de comportamiento sísmico CCS b, c o d, se recomienda diseñar las fundaciones para las fuerzas máximas que son capaces de desarrollar las rótulas plásticas de la columna o conjunto de columnas especificadas en 3.1004.6. Estas fuerzas son frecuentemente menores que las que se obtienen aplicando un factor R igual a 1.

4

Se define como conexiones todos aquellos elementos necesarios que transfieran fuerzas de corte o axial desde una componente estructural a otra. En general no se incluyen conexiones de momento, pero si se consideran apoyos y llaves de corte. Los factores R de esta Tabla se aplican únicamente a las fuerzas elásticas que actúan en las direcciones restringidas.

3.100 4.312 Requerimientos de Diseño para Estribos. En el Numeral 7.4 de la División I-A de la Norma AASHTO se entregan los requerimientos para el diseño de los estribos de los puentes o estructuras afines, los que deberán ser respetados en su totalidad en los estudios desarrollados en Chile, considerando las modificaciones o complementos que se incluyen a continuación.

El diseño de los estribos deberá considerar las fuerzas de incremento sísmico de los empujes de tierra, las fuerzas inducidas por los efectos inerciales de los muros y en particular, el mecanismo de transferencia de las fuerzas sísmicas de la superestructura. Desde este último punto de vista, los estribos podrán ser independientes auto-estables o estribos monolíticos con la superestructura, en los cuales existe continuidad entre el tablero y el estribo. 3.1004.312(1) Estribos Independientes Auto-Estables. Los estribos independientes permiten que la superestructura se encuentre libre de vibrar sísmicamente sobre los apoyos elastoméricos o similares, sin restricciones significativas para los desplazamientos horizontales. El estribo en general se diseña para las reacciones elásticas trasmitidas por la superestructura a los apoyos elastoméricos, las cuales se determinan por alguno de los métodos señalados en el Numeral 3.1004.309, con un factor de modificación de respuesta (R) igual a 1,0. La interacción suelo estructura y la determinación de la componente sísmica de los empujes de tierra se detallan en el Tópico 3.1003.4 de este Manual. Para estos estribos que permiten pequeños desplazamientos horizontales sin restricciones significativas, el método pseudo – estático de Mononobe – Okabe es recomendable, con un coeficiente sísmico igual a la mitad del coeficiente de aceleración efectiva máxima ( Kh = Cs = 0,5! A’ 0 ). 3.1004.312(2) Estribos Monolíticos. En estas estructuras el estribo se integra con la superestructura estableciendo un nudo rígido entre los muros del estribo y la losa y vigas de la superestructura. En ciertas estructuras esta continuidad se establece entre la losa del tablero y el muro espaldar de los estribos. En estos casos, el mecanismo de transferencia de las fuerzas sísmicas de la superestructura al estribo dependerá de la rigidez de éste. La relación fuerza–desplazamiento en un estribo de un puente es un problema no lineal complejo que depende del diseño del estribo. En el numeral C6.4.3(B), C7.4.3(B) y C7.4.5 de los comentarios de la Sección 6 y Sección 7 de la D i v i s i ó n I - A d e l a N o r m a A A S H T O , s e e s t a b l e c e u n p r o c e d i m i e n t o q u e p u e d e s e r


EDICIÓN 2018



3.1004.3 Junio 2004

aplicado al método modal espectral descrito en el Numeral 3.1004.309 (3) , para obtener una solucióni iterativa del problema. En estos estribos, la máxima presión de tierras que puede actuar sobre los muros de la estructura, puede asumirse que es igual a la máxima fuerza sísmica longitudinal que puede transferir la superestructura al estribo. El estribo deberá diseñarse para resistir la máxima presión pasiva que sea capaz de movilizar el relleno posterior del estribo, el que será tanto mayor cuanto mayor sea la fuerza sísmica que transfiera al estribo la superestructura. En el caso de estructuras enterradas tipo marco o cajón, en el Tópico 3.1003.5 se establece un modelo cinemático para determinar la componente sísmica del empuje. Este modelo también es aplicable a pasos desnivelados estructurados como puentes, en los cuales el tablero actúa como puntal, en la dirección longitudinal.

3.1004.313 Determinación de las Fuerzas y Desplazamientos Elásticos. Para los puentes y pasarelas clasificados en categoría de comportamiento sísmico c y d las fuerzas y desplazamientos elásticos se determinarán independientemente en dos ejes perpendiculares. Las fuerzas resultantes serán combinadas de acuerdo con lo indicado en el Numeral 3.1004.314. Típicamente los ejes perpendiculares son el eje longitudinal y transversal del puente, pero la elección definitiva se deja a criterio del diseñador. En el caso de puentes curvos el eje longitudinal puede considerarse como la cuerda que une los dos estribos. 3.1004.314 Criterio de Combinación para las Fuerzas Sísmicas Ortogonales. Se considerará una combinación de las fuerzas sísmicas ortogonales para tomar en cuenta tanto la incertidumbre en la dirección del movimiento sísmico, así como, la ocurrencia simultánea de valores máximos en dos direcciones horizontales perpendiculares. Las fuerzas y momentos sísmicos elásticos resultantes del análisis en dos ejes perpendiculares indicados en el Numeral 3.1004.309 deberán combinarse considerando los dos siguientes estados de carga: Estado de Carga I: Las fuerzas y momentos sísmicos para cada uno de los miembros en cada eje principal serán obtenidos de la suma del 100 por ciento del valor absoluto de las fuerzas y momentos elásticos resultante del análisis en una de las direcciones perpendiculares (longitudinal) al 30 por ciento del valor absoluto de las correspondientes fuerzas y momentos elásticos de los elementos resultantes del análisis en la segunda dirección perpendicular (transversal). NOTA: se usan los valores absolutos en atención a que las fuerzas sísmicas pueden ser positivas o negativas. Estado de Carga II: Las fuerzas y momentos sísmicos para cada uno de los miembros en cada eje principal serán obtenidos de la suma del 100 por ciento del valor absoluto de las correspondientes fuerzas y momentos elásticos de los elementos resultantes del análisis en la segunda dirección perpendicular (transversal) al 30 por ciento del valor absoluto de las correspondientes fuerzas y momentos elásticos de los elementos resultantes del análisis en la primera dirección perpendicular (longitudinal). 3.1004.315 Largo de Apoyo Mínimo. Todos los puentes independientes de su categoría de comportamiento sísmico (CCS), deberán cumplir con los requerimientos de largo de apoyo mínimo de los extremos de todas las vigas. Los valores mínimos de los largos de apoyos son según la categoría de comportamiento sísmico las siguientes: a. Para categorías de comportamiento sísmico a o b: N $ ( 203 # 1,67 " L # 6,66 " H) " (1 # 0,000125 " ! 2 ) [mm]

(ec. 3.1004.315.1)

b. Para categorías de comportamiento sísmico c o d: N

$

(305 # 2,5 " L # 10 " H) " (1 # 0,000125 " ! 2 )

[mm]

(ec. 3.1004.315.2)

donde: L =

!

=

longitud en metros del tablero del puente a la próxima junta de expansión o al extremo del tablero del puente. Para rótulas dentro de un tramo, L será la suma de L 1 y L2, las longitudes de los tramos de tablero a cada lado de la rótula. Para puentes de un vano, L es igual al largo del tablero del puente. Estos largos se muestran esquemáticamente en la Fig. 3.1004.315A. ángulo de esviaje de los apoyos medidos en grados a partir de una línea perpendicular a la luz, y


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H =

Para estribos: H = H= Para cepas: H = Para rótulas: H =


3.1004.4 Junio 2002

0 para puentes de un vano. altura promedio en metros, de las columnas soportantes del tramo de tablero hasta la próxima junta de expansión. altura de la cepa en metros altura promedio en metros, de las dos cepas adyacentes.

FIGURA 3.1004.315A DIMENSIONES M I NIMAS REQUERIDAS PARA LOS APOYOS

3.1004.316 Puentes de un Tramo. Para el diseño de puentes de un tramo se empleará el método del coeficiente sísmico del numeral 3.1004.309(1). Las fuerzas sísmicas se considerarán actuando horizontalmente en cada una de las direcciones restringidas. La conexión entre el tablero y el estribo deberá diseñarse para el peso tributario sobre el estribo multiplicado por el coeficiente sísmico. Para este caso no se considerarán las reducciones indicadas en el Numeral 3.1004.310 por factores de modificación de la respuesta. 3.1004.4

FUERZAS MODIFICADAS DE DISEÑO

Las fuerzas modificadas de diseño serán calculadas según lo indicado en 3.1004.401 y 3.1004.402. Notar que para el caso de columnas deberá calcularse un fuerza axial máxima y una mínima para cada estado de carga teniendo en cuenta que la fuerza axial sísmica es positiva y negativa. 3.1004.401 Fuerzas Modificadas de Diseño para Elementos Estructurales y Conexiones. Las fuerzas de diseño de este artículo son aplicables a: a.

La superestructura, sus juntas de expansión y las conexiones entre la superestructura y la infraestructura.

b.

Las elevaciones de la infraestructura, sin incluir fundaciones, cabezal de pilotes y pilotes.

c.

Componentes que conecten la superestructura al estribo.


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3.1004.5 Junio 2004

Las fuerzas de diseño sísmico para las componentes mencionadas más arriba serán determinadas dividiendo las fuerzas del Estado de Carga I o del Estado de Carga II del Numeral 3.1004.314 por los correspondientes factores de modificación de Respuesta R del Numeral 3.1004.310. Las fuerzas sísmicas modificadas resultante para los dos estados de carga serán combinadas independientemente con las fuerzas correspondientes a otras cargas, tal como se señala en el siguiente grupo de combinación de cargas. Note además que las fuerzas sísmicas son cíclicas (reversibles, esto es positiva o negativa) y la carga máxima de cada componente se calculará como Grupo de carga =

1.0! D # B # SF # E # EQM "

(ec. 3.1004.401.1)

donde

D = peso muerto B

= boyante

SF = fuerza debido al escurrimiento E = empuje de tierra EQM

=

fuerzas sísmicas elásticas para el Estado de Carga I o Estado de Carga II del Numeral 3.1004.314 modificadas dividiendo por el correspondiente factor R

Cada componente estructural deberá diseñarse para resistir las fuerzas resultantes para cada combinación de carga de acuerdo a la División I de la Norma AASHTO y los requisitos adicionales de este capítulo. Note que la ecuación del grupo de carga de este Numeral reemplaza a la combinación de cargas VII con

$ y % iguales a 1 de la Sección 3.22 de la División I de la Norma AASHTO.

3.1004.402 Fuerzas Modificadas de Diseño para Fundaciones. Las fuerzas de diseño sísmico para fundaciones incluyendo fundaciones directas, cabezal de pilotes y pilotes serán las fuerzas elásticas obtenidas del Estado de Carga I. y del Estado de Carga II del Numeral 3.100.315 por el factor de modificación de respuesta indicado más abajo. Estas fuerzas sísmicas modificados serán combinadas independientemente con las fuerzas correspondientes a otras cargas, tal como se señala en el siguiente grupo de combinación de carga para determinar dos combinaciones de cargas alternativas para las fundaciones. Grupo de carga donde:

=

1 .0 ! D # B # SF # E # EQF

"

(ec. 3.1004.402.1)

D , B , E y SF son los definidos en 3.1004.401 y EQF = fuerzas sísmicas elásticas para el Estado de Carga I o Estado de Carga II del Numeral 3.100.315 dividida por un factor R = 1.

Cada componente de la fundación deberá ser diseñada para resistir las fuerzas resultantes de cada una de las combinaciones de carga consideradas en la División I de la Norma AASHTO y los requisitos adicionales del artículo 7.2.6 de la División I-A de la Norma AASHTO.

3.1004.5

REQUERIMIENTOS DE DISEÑO SISMICO DE FUNDACIONES, MUROS DE CONTENCION Y ESTRUCTURAS ENTERRADAS

Disposiciones referentes al diseño sísmico de fundaciones, muros de contención y estructuras enterradas se encuentran en la Sección 3.1003, Disposiciones y Recomendaciones de Diseño, a saber: -

Tópico 3.1003.3 Tópico 3.1003.4 Tópico 3.1003.5

Fundaciones Muros de Contención Estructuras Enterradas Tipo Marco o Cajón


EDICIÓN 2018


3.1004. 6


3.1004.8 Marzo 2015

DISPOSICIONES DE DISEÑO DE HORMIGÓN ARMADO

3.1004.601 General. El diseño y construcción de elementos monolíticos de hormigón armado concretados en sitio, como columnas, fundaciones y conexiones, deberán cumplir con los requerimientos de la División I de la Norma AASHTO y los requerimientos adicionales establecidos en los Numerales siguientes, para constituir un hormigón armado sísmico. Si se considera el método de las tensiones admisibles, las tensiones admisibles podrán incrementarse en 33,3%. Debe hacerse notar que cuando se considera el método de diseño de tensiones admisibles para puentes, un diseño conservador puede obtenerse como consecuencia de las fuerzas elásticas que se consideran para el diseño de la mayoría de los elementos, a menos que se consideren las fuerzas resultantes de modelos que consideren el desarrollo de rótulas plásticas en columnas, cepas o pilas, como se indica en el Numeral 3.1004.607. 3.1004. 602 Requisitos para Columnas. Serán las correspondientes a los de la Sección 6.6.2 de la División I-A de la Norma AASHTO para puentes con categoría de comportamiento sísmico a y b, y los de la sección 7.6.2 para puentes con categoría de comportamiento sísmico c y d. 3.1004. 603 Requisitos para Cepas. Serán las correspondientes a los de la Sección 7.6.3 de la División I-A de la Norma AASHTO. 3.1004. 604 Conexiones de Columna. Serán las correspondientes a los de la Sección 7.6.4 de la División I-A de la Norma AASHTO. 3.1004. 605 Juntas de Construcción en Cepas y Columnas. Serán las correspondientes a los de la Sección 7.6.5 de la División I-A de la Norma AASHTO. 3.1004. 606 Pilotes de Hormigón Armado. Se considerarán como de hormigón armado no sísmico en atención al factor de modificación de la respuesta R=1 que considera la Tabla 3.1004.310.A, lo que corresponde a un comportamiento sísmico elástico. Sin embargo, se pueden considerar las fuerzas máximas que son capaces de desarrollar las rótulas plásticas de la columna, cepa o conjunto de columnas. Estas fuerzas son frecuentemente inferiores a las que se obtiene aplicando un factor R igual a 1. 3.1004. 607 Fuerzas Resultantes de Rótulas Plásticas en Columnas, Cepas y Conjunto de Columnas. Las fuerzas resultantes del desarrollo de rótulas plásticas en el extremo superior y/o inferior de columnas serán calculadas después de que el diseño preliminar de las columnas se haya terminado. Las fuerzas resultantes del desarrollo de rótulas plásticas se recomiendan para determinar las fuerzas de diseño para la mayoría de los elementos estructurales, tales como columnas y conjunto de columnas, cepas, conexiones y fundaciones. En forma alternativa, se pueden calcular fuerzas más conservadoras, si las obtenidas del desarrollo de rótulas plásticas no son consideradas. El procedimiento para calcular esta fuerzas para el caso de columnas simple y cepas y conjunto de dos o más columnas se indican en el párrafo 7.2.2 de la División I-A de la Norma AASHTO.

3.1004.7

VIGAS TRAVESAÑO EN SUPERESTRUCTURA

Todos los puentes deberán considerar, por cada tramo, travesaños extremos y central, independientemente de la ubicación o zona sísmica del puente y del tipo de viga (metálica, postensada o pretensada). La interacción de los travesaños con los topes sísmicos se debe diseñar con una aceleración A0 y adicionalmente se deben verificar las cargas de servicio, es decir, el efecto del camión de diseño en el travesaño.

3.1004.8

BARRAS DE ANCLAJE Las barras de anclaje se deberán calcular considerando una aceleración vertical igual a A 0.

Las barras deberán cumplir con las disposiciones ASTM A706M. Se permite el empleo de acero de refuerzo ASTM A615M, grados 280 y 420, en estos elementos siempre y cuando: MOP-DGOP-DIRECCIÓN DE VIALIDAD-CHILE _____________________________________________________________________

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a) La resistencia real a l a fluencia basada en en sayes de fábri ca no sea mayor que la re sistencia a la fluencia especificada en m ás de 12 0 MPa (los re-e nsayes no de ben exceder este valor p or más de 20 MPa adicionales). b) La ra zón ent re la ten sión última real de tra cción y la tensió n real de flue ncia por t racción no sea menor que 1,25. Las p ropiedades m ecánicas d e la barra d e ancl aje p ara e ste ca so de ben corresponder a la condición de estar sometidas a solicitaciones sísmicas, y por lo tanto, a velocidades de carga muy superiores a la de la condición cuasi estática. Las barras de anclaje no podrán ser de acero AT560-500H ni A 630-420H, por no cumplir con las disposiciones anteriormente indicadas en este Numeral. 3.1004.9

TOPES TRANSVERSAL ES

Los estribos, cepas y pila s deberán considerar topes sísmicos qu e restrinjan el desplazamiento transversal e xcesivo d e l a sup erestructura sobre l as me sas de apoyo. Se debe rán considerar ade más, topes intermedios adicionales a los topes extremos. Los topes sísmicos, extremos e i ntermedios se deberán calcular considerando una aceleración igual a A 0. Cada tope d ebe ser capa z de re sistir t oda la fue rza transve rsal del tablero, d ividida entre el número de topes intermedios. Los topes sísmicos intermedios deberán formar una llave de corte con los travesaños, con el fin de que un probable impacto sobre ellos, debido al sismo, dañe el travesaño y no las vigas. La distancia libre a considerar en las llaves de corte deberá ser la altura máxima del apoyo (aisladores sísmicos o neoprenos) H (cm) + 5 cm, para topes intermedios, y H (cm) + 7 cm, para los topes extremos. En todos lo s topes se debe considerar un neopreno lateral de bajo esp esor, para amortiguar el impacto sobre ellos. El di seño de l os topes transversales deberá ser lo suficientemente dúctil para evitar la caída del tablero. 3.1004.10

JUNTAS SÍSMICAS

Las juntas sísmicas entre tableros deberán tener un espaciamiento mínimo tal que ga ranticen los desplazamientos sísmicos completos de los apoyos elastoméricos considerados en el diseño. En consecuencia la separación Sj mínima de la junta sísmica queda dada por Sj  6.25 

A0 g



S1



S 2 cm

(ec. 3.1004.10.1)

donde S 1 y S2 son los d esplazamientos sí smicos de ca da un o de los ap oyos elastoméricos expresados en cm. 3.1004.11

AISLADORES SÍSMICOS

En este Tópi co se define n los reque rimientos míni mos q ue de berán cu mplir los ai sladores sísmicos destinados a e structuras tipo pue ntes, en las eta pas de adquisición, fabri cación, en sayes, manipulación y transporte e instalación. Las disposiciones son aplicables únicamente a aisladores sísmicos de caucho natural como único componente elastomérico, con o sin núcleo de plomo, revestidos por capa de neopreno. Se incluye n, ademá s, lo s re quisitos que de berán cumpli r la s empresas f abricantes ta nto nacionales como internacionales en cuanto a expe riencia y ce rtificación, así como lo s de l os laboratorios que llevarán a cabo los ensayes. MOP-DGOP-DIRECCIÓN DE VIALIDAD-CHILE _____________________________________________________________________

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3.1004.11 Marzo 2015

3.1004.1101 Normativa

Se deberá considerar la siguiente normativa para el desarrollo de los trabajos de diseño, fabricación, manipulación, transporte y ensaye de los aisladores: -

AASHTO, Guide Specifications for Seismic Isolation Design. AASHTO, LRFD Bridge Design Specifications. AASHTO, LRFD Bridge Construction Specifications, Chapter 18. ASTM D4014-03, Standard Specifications for Plain and Steel-Laminated Elastomeric Bearings for Bridges.

Todos los materiales constitutivos de los aisladores, tales como caucho natural, revestimiento de neopreno, planchas de acero, plomo, proceso de vulcanizado, etc., deberán cumplir con la normativa AASHTO y ASTM correspondiente. En particular, el caucho natural deberá cumplir con la norma ASTM D4014-03 y AASHTO M251-06. 3.1004.1102 Experiencia y Certificación de Fabricantes

El o los fabricantes de los aisladores deberán demostrar la debida experiencia y hacer entrega de los certificados que avalen sus procesos internos y autocontroles de calidad. Se deberán cumplir los siguientes requisitos: - Experiencia en la fabricación del tipo de aislador específico a ser utilizado, para estructuras tipo puentes y/o edificios bajo los estándares de las normas AASHTO y/o NCh2745. El fabricante deberá acreditar una experiencia mínima de 5 años en la fabricación de aisladores sísmicos. En el caso que el fabricante no cumpla con la experiencia indicada, y previo al proceso de cotización, deberá haber cumplido con los requisitos de validación establecidos por el Departamento de Proyectos de Estructuras. - Certificación de Gestión de Calidad ISO 9001 u otra similar, a satisfacción de la Dirección de Vialidad. - Certificación externa independiente de la calibración de los equipos involucrados en los procesos de fabricación de los aisladores. 3.1004.1103 Experiencia y Certificación de Laboratorios

El o los laboratorios que ensayarán los aisladores deberán demostrar la debida experiencia y hacer entrega de los certificados que avalen, a satisfacción de la Dirección de Vialidad, sus procesos internos y autocontroles de calidad. Se deberán cumplir los siguientes requisitos en forma simultánea: - Experiencia en el ensayo y certificación del tipo de aislador específico a ser utilizado para estructuras tipo Puentes y/o Edificios bajo los Estándares de las normas AASHTO y/o NCh2745. El fabricante deberá acreditar una experiencia mínima de 5 años en el ensaye y certificación de aisladores sísmicos. - Certificación de gestión de calidad ISO 9001. - Certificación internacional de los equipos involucrados en los ensayes de los aisladores, bajo el estándar ASTM E4-09a u otro similar, emitido dentro de los últimos 5 años. - Procesos de certificación de la calibración de los equipos involucrados en los ensayos de los aisladores, relativos a desplazamientos y carga. - El laboratorio deberá contar con maquinaria cuyas capacidades de carga y desplazamiento permitan realizar los ensayes de prototipo a escala real.


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3.1004.11 Marzo 2015

3.1004.1104 Fabricación

La fabricación de los aisladores y sus tolerancias deberán ajustarse a los requerimientos establecidos por la Norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications, Capítulo 18.1.4. 3.1004.1105 Inspección

Los procesos de fabricación, manipulación, transporte y ensayo de los aisladores podrán ser inspeccionados en cualquier momento por personal autorizado por el MOP, para lo cual la empresa contratista deberá proveer todos los medios necesarios para dichos efectos. En particular, se deberá considerar lo siguiente: - En el caso de fabricantes nacionales, y previo al Inicio de fabricación, y con un plazo no inferior a 1 semana hábil, se deberá informar por escrito a la Inspección Fiscal, de tal forma de programar visitas a las instalaciones del fabricante por parte de personal autorizado, quien podrá ser el Proyectista de la Obra. - En el caso de laboratorios nacionales, y previo al inicio de los ensayes, y con un plazo no inferior a 1 semana hábil, se deberá informar por escrito al Inspector Fiscal, quien nominará al personal profesional autorizado que estará presente durante los ensayos, pudiendo ser el Proyectista de la Obra. - En el caso de fabricantes y laboratorios internacionales, y a juicio de la Inspector Fiscal, podrá ser designado un profesional visitador que realizará las inspecciones y actuará como ministro de fe, quien podrá ser el Proyectista de la Obra. Todos los costos asociados a dicha visita serán de cargo de la empresa a cargo de las obras, sea esta Concesionario, Constratista o el fabricante.


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3.1005.1 Junio 2002

SECCION 3.1005 PRESENTACION DE LOS ESTUDIOS 3.1005.1


3.1005.101 Aspectos Generales. Los estudios de puentes, viaductos, pasos desnivelados, pasarelas peatonales y obras afines son desarrollados como un proyecto especial dentro del estudio de una carretera o camino, o bien, como un proyecto independiente destinado a reemplazar una estructura existente que ya cumplió su vida útil. En ambos casos el estudio constituirá una unidad que se desarrolla en forma independiente, una vez que se ha definido su emplazamiento y las relaciones que la ligan al resto del proyecto del camino, o a los caminos existentes donde se emplaza el puente que se está reemplazando. En los casos que las estructuras sean parte del estudio de un camino, estos proyectos deberán figurar en los planos de trazado del estudio del camino, a fin de mostrar su ubicación y principales características, pero el desarrollo de su solución se presenta en láminas separadas, y normalmente, a escalas mayores que las del proyecto de trazado. En el plano de planta general del estudio de la carretera o camino se indicará claramente los límites del proyecto del puente, paso desnivelado y/o pasarela, ya que el detalle de sus cubicaciones se desarrollará y se presentará separadamente. Es fundamental definir, en los planos de trazado y en los planos del proyecto del puente, paso desnivelado y/o pasarela, entre qué puntos rige uno u otro plano, a fin de evitar doble cubicación o la omisión de ciertas partidas. En el Capítulo 2.900 del Volumen Nº 2 de este Manual se entregan las disposiciones que regulan la presentación de los planos, informes y documentos del estudio de un camino. En la presente Sección se establecen las normas y procedimientos que se aplicarán en la confección y presentación de los planos, informes y documentos de los proyectos de puentes y estructuras afines, conforme se señala en el Numeral 2.902.308(2) del capítulo antes mencionado. 3.1005.102 Formatos Digitales. Los formatos digitales en que se entregarán los textos de los informes y los planos de los estudios de puentes y estructuras afines, se ceñirán a las disposiciones establecidas en los Tópicos 2.901.2 y 2.901.3 del Volumen Nº 2 de este Manual. Los textos se desarrollarán en procesadores de palabra compatibles con los software “Word Perfect” o “Word”. Las Tablas y Gráficos se elaborarán mediante planillas de cálculo compatibles con el software “Excel” y los Planos deberán ser elaborados en formato DWG y deberán poderse leer con Autocad, versión 12 o superior. 3.1005.103 Medios Magnéticos. Ciñéndose a lo especificado en el Tópico 2.901.4 del Volumen Nº 2 del Manual, una vez aprobado el Estudio por la Dirección de Vialidad, se entregará un respaldo en Disco Compacto del Informe Final del Proyecto, cubriendo todo lo concerniente a Planos, Informes y Documentos del Estudio. Los informes de corta extensión podrán ser respaldados en diskettes de 3,5”. 3.1005.104 Niveles de Desarrollo. El nivel de desarrollo de la presentación de los estudios dependerá del nivel del estudio, conforme se definieran en el tópico 3.1001.5. 3.1005.104(1) Estudio Preliminar. Dado el nivel de la información que se dispone en este tipo de estudios,

no es exigible la presentación de planos de un estudio preliminar de puentes o estructuras afines. Sólo cabe detectar la necesidad de este tipo de proyectos, definir sus características principales y alternativas posibles, las que se puedan ilustrar en esquemas incluidos en el informe del Estudio. El Informe del Estudio deberá incluir los antecedentes obtenidos en terreno en el reconocimiento ejecutado por los Especialistas, destacando la geomorfología del terreno en el lugar de emplazamiento de las obras, los niveles de crecidas alcanzados por el río o estero según los informes proporcionados por lugareños, y la apreciación personal del especialista estructural, en todo lo que se refiere a posibilidades de estructuración de la obra, tipos de fundación probable, luces de tramos, etc. Sobre la base de los antecedentes existentes más los obtenidos en terreno, se deberán desarrollar las proposiciones de estructuración general de la obra, hecha la debida consideración del informe geotécnico desarrollado por el especialista, basado las más de las veces en el reconocimiento del terreno, antecedentes aportados por estudios previos de obras emplazadas en las cercanías, y muy especialmente su experiencia con relación a la localización geográfica de la obra, tipo de cauce o morfología del área etc.


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3.1005.1 Junio 2002

Todo lo anterior deberá permitir una valorización de las diversas alternativas de la obra, la que se podrá ejecutar sobre la base de costos por m² de estructuras similares, con un grado de certeza razonable. Las conclusiones del Estudio Preliminar deberán procurar establecer si se puede pasar directamente al Nivel de Estudio Definitivo, o si por el contrario, dado el número de alternativas comparables, se debe pasar a una etapa de estudio al nivel de anteproyecto. Todo ello sin perder de vista que la más de las veces la obra forma parte del estudio de una Carretera o de un Camino, que a su vez puede tener diversas alternativas de trazado Parte importante de las conclusiones del Informe Final de este nivel, estará constituido por la definición del tipo y alcance de los Estudios de Ingeniería Básica que se deberán realizar en los niveles siguientes. 3.1005.104(2) Anteproyecto. En el estudio preliminar se habrán definido las principales alternativas de

emplazamiento y estructuración de la obra, que razonablemente sean convenientes estudiar a un nivel de anteproyecto. Los TRE redactados para esta etapa deberán ser lo suficientemente claros y precisos en los alcances que tendrán los estudios que serán ejecutados, en particular los de ingeniería básica, para que sea posible avanzar en la definición del emplazamiento y estructuración más adecuada, cubriendo aspectos tales como la definición de formas, dimensionamiento y estabilidad de las estructuras. En general, los proyectos especiales de puentes, viaductos o pasos desnivelados al nivel de anteproyecto, deberán desarrollarse partir de los datos del levantamiento ejecutado para el estudio general del trazado, a no ser que éste sea insuficiente y los TRE especifiquen un levantamiento de mayor detalle en la zona de emplazamiento de la obra. Algo similar sucede respecto de la información geotécnica la que, en este nivel, consulta sólo por excepción exploración del subsuelo. Es por ello fundamental, según sean la importancia y complejidad de la obra, que los TRE especifiquen estudios geotécnicos más avanzados en la etapa de Anteproyecto, si las características de la obra así lo aconsejan, lo cual deberá definirse al nivel del Estudio Preliminar. Los estudios hidrológicos, caudales de diseño para el período de retorno seleccionado, se desarrollarán en detalle en este nivel, sin embargo, el estudio hidráulico, niveles de aguas máximas y velocidades de escurrimiento, para el caso de puentes, será sólo aproximado ya que la información topográfica del cauce en la zona de emplazamiento no será suficiente para el estudio de ejes hidráulicos, salvo que los TRE hubieran especificado el levantamiento de perfiles aguas arriba y aguas abajo de la zona de emplazamiento. Los estudios de ingeniería básica desarrollados permitirán ejecutar los anteproyectos de las estructuras de las distintas alternativas. Estos estudios, conjuntamente con sus conclusiones, serán vaciados al Informe Final de este nivel, el que incluirá además, planos de disposición general de las distintas estructuras estudiadas y una mejor valorización de los costos de las obras involucradas en cada alternativa. Con todo esto se podrá concluir finalmente que alternativa pasa al nivel de Estudio Definitivo. El Informe Final del Anteproyecto definirá con todo detalle la cantidad y tipo de Ingeniería Básica que se ejecutará en la etapa del Estudio Definitivo de la alternativa seleccionada, considerando que la información obtenida en la etapa de anteproyecto pudiera ser adecuada y suficiente, o que por el contrario, se requiriera complementarla, para levantar las indeterminaciones que pudieran existir. 3.1005.104(3) Estudio Definitivo. Esta etapa comprende el diseño detallado de la obra desarrollado con

todos los antecedentes de Ingeniería Básica recopilados y analizados con grados crecientes de detalle a lo largo de los distintos niveles de estudio, contando finalmente con datos de terreno tomados específicamente para el proyecto. El estudio concluye con el desarrollo de todos los Planos, Informes y Documentos Anexos definidos en este capítulo, más aquellos que se pudiesen haber establecido en los TRE como caso singular. Las escalas y grado de detalle serán los adecuados, considerando que el proyecto será empleado para llamar a licitación la construcción de la obra, permitiendo su expedita materialización, seguimiento y control.


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3.1005.2



PLANOS

3.1005.201 Formatos y Carátulas. Los planos correspondientes a los diversos niveles de estudio de un proyecto se presentarán en láminas normalizadas según los formatos que se encuentran definidos en el Numeral 2.902.101 del Volumen Nº 2 del Manual y cuyas dimensiones, expresadas en milímetros, se indican en la Tabla 2.902.101.A, la que se ha reproducido en la Tabla 3.1005.201.A. En general los planos se presentarán en formato A-1 y versión reducida A-3.

TABLA 3.1005.201.A DIMENSIONES DE LAMINAS NORMALIZADAS Designación

Línea de Corte

Margen Tam. Mínimo Izq. Otros Caracteres 40 10 1,5 – 2,5* 40 10 1,5 – 2,5* 20 5 1 20 5 1 se editarán con impresora laser o de inyección de

Límites de Dibujo

A-1 594 x 841 544 x 791 A-2 420 x 594 370 x 574 A-3 297 x 420 272 x 410 A-4 210 x 297 185 x 287 * Si se especifican reducciones; las que preferentemente tinta.

Eventualmente la Inspección Fiscal podrá autorizar el uso del formato A-0 cuyas dimensiones son: A-0

841 x 1188

791 x 1168

40

10

1,5 – 2,5*

La carátula estará contenida en una faja de 30 mm de alto, medidos a partir del trazo inferior del marco de la lámina, cubriendo todo el espacio útil existente entre las líneas verticales del marco, conforme se define en el Numeral 2.902.102 del Volumen Nº 2 del Manual. La distribución de los espacios y contenidos se señalan en la Tabla 2.902.102.A y Lámina 2.902.102.A las que se han reproducido en la Tabla 3.1005.201.B. Las carátulas de los proyectos de puentes, viaductos, pasos desnivelados y pasarelas contarán además con un recuadro de 90 mm de alto por 150 mm de ancho, el que se emplazará por sobre la faja de 30 mm en el extremo izquierdo, conforme se muestra en la Lámina 3.1005.20 1.B. En este recuadro, en la lámina de Disposición General de los Proyectos Definitivos cuyo contenido se detalla más adelante en 3.1005.203(3), se identificarán y firmarán los responsables del Estudio Hidráulico y de Mecánica de Suelos. En el resto de las láminas bastarán las firmas del Proyectista, el Revisor y el Jefe del Area de Puentes y Estructuras. Los planos correspondientes a estas estructuras se identificarán con la sigla ES.


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3.1005.2 Junio 2002

TABLA 3.1005.201.B DISTRIBUCION Y CONTENIDO DE LA CARATULA Distribución Horizontal (mm) A-1 A-2 L0 140 102 L1

120

87

L2

120

87

L3 L4

170 60

123 44

L5

130

94

L6 L7 L8

20 31 150

15 22 108

Leyenda Ministerio de Obras Públicas Dirección General de Obras Públicas Dirección de Vialidad Ejecución y Revisión del Proyecto Entidad Ejecutora, Jefe Proyecto, Inspector Fiscal (3 líneas horizontales, 3 casillas) Aprobación del Proyecto: Versión – Fecha – Aprobación (4 líneas horizontales, 12 casillas) Nombre del Camino y Numero Rol Sector – Dm Región – Provincia – Comuna Nivel de Estudio (E. Preliminar, Anteproyecto, E. Definitivo) Tipo de Plano Dm cubierta por la lámina y escala Sigla asignada al tipo de plano Numeración lámina y total de ellas. Dirección de Vialidad - Departamento de Puentes Nombre del Puente Firmas Dibujo – Fecha - Escala - Contenido

Tamaño Caracteres (mm) A-1 A-2 4 3 4 3 4 3 3

3

3 5 4 3

3 4 3 3

4

4

4 3 4 4 4 4 2 2

4 3 3 3 3 3 2 2


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3.1005.202 Tipos de Plano y Escalas según Nivel de Estudio. En la Tabla 3.1005.202.A se presenta el listado de planos indispensables que requiere un estudio de puente, paso desnivelado y/o pasarela, según el nivel de estudio que se esté desarrollando. TABLA 3.1005.202.A PLANOS QUE DEBEN PRESENTARSE SEGUN NIVEL DEL ESTUDIO TIPO DE PLANO

ESCALA

Levantamiento Topográfico y Emplazamiento

1:500

Disposición General

Infraestructura: Formas

Infraestructura: Enfierradura

Superestructura: Tablero Superestructura: Losa Superestructura: Vigas

Superestructura: Detalles Proyectos Complementarios

1:200 1:100 1:75 1:50 1:75 1:50 1:50 1:25 1:25 1:20 1:25 1:20

ESTUDIO ESTUDIO ANTEPROYECTO PRELIMINAR DEFINITIVO —

—

—

!

—

!

—

—

—

!

!

!

!

! ! !

—

—

—

—

!

Varias

—

—

!

1:100 1:50

—

—

!

3.1005.203 Contenido de los Planos según el Nivel de Estudio. 3.1005.203(1) Estudio Preliminar. Como se señalara en 3.1005.104(1), en este nivel del estudio no se requiere la presentación de planos y solo basta que se incluyan en el informe del Estudio, esquemas que ilustren el tipo de proyecto que se prevé será necesario desarrollar. 3.1005.203(2) Anteproyecto. Los resultados del estudio de un Anteproyecto se mostrarán en uno o dos planos, los que incluirán, a lo menos, las siguientes vistas, desarrolladas normalmente a las escalas que se señalan en la Tabla 3.1005.202.A. 3.1005.203(2) a) Plano de Disposición General. Mostrará la elevación de la estructura desde aguas arriba, tal como se verá una vez construida, incluyendo: línea de tierra, parte visible de los estribos y sus alas, cepas, vigas y tablero, terraplenes de acceso y derrames en la zona de estribos. Se anotarán los nombres de los poblados más representativos ubicados hacia ambos sentidos del trazado. Se indicará el nivel y cota de aguas máximas de acuerdo a los antecedentes hidráulicos e hidrológicos de que se disponga. 3.1005.203(2) b) Corte Longitudinal. Deberá mostrar un corte por el eje longitudinal del tablero, estribos y cepas que incluya: Línea de tierras actual y modificada, kilometrajes de entrada y salida del puente, Cotas de fundación estimadas y dimensiones más importantes de la estructura, Pendiente longitudinal del tablero. 3.1005.203(2) c) Planta General. Se deberá dibujar una planta general y una planta de fundaciones. Si existe simetría en la estructura se podrá dibujar una ½ planta y ½ Corte que muestre la planta de fundaciones. Se destacarán los siguientes aspectos en cada uno de los elementos:

-

Estribo y cepa izquierda: vista en planta mostrando losas de aproximación, ubicación de barbacanas de pasillo, derrame de tierras al costado de los estribos, etc.


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-


3.1005.2 Junio 2002

Tablero: media planta mostrando vigas con líneas segmentadas y especificando ubicación de barbacanas de pasillo. Medio corte mostrando vigas en planta. Estribo y cepa derecha: mostrar corte horizontal a media altura indicando dimensiones más importantes de muros y fundaciones. Líneas de bordes del cauce y dirección de escurrimiento, etc.

3.1005.203(2) d) Elevaciones de Estribos y Cepas. Si las vistas anteriores omiten aspectos relevantes de

la infraestructura, se incluirán elevaciones frontales de un estribo y una cepa, en las cuales se indicarán las dimensiones y detalles más importantes. 3.1005.203(2) e) Detalle del Tablero. Corresponde a un corte transversal del tablero en que se destacan

los siguientes aspectos: Dimensiones más importantes, Pendientes de bombeo, Sección y Posición de las vigas, Especificación de barbacanas, Tipo de baranda. Se deberá incluir un cuadro indicando el tren de carga considerado y la calidad de materiales a utilizar, entre los cuales son de importancia los siguientes: Hormigones, Acero para hormigón armado, Acero estructural, Placas de apoyo. 3.1005.203(2) f) Especificaciones Técnicas.

3.1005.203(3) Proyecto Definitivo. Los proyectos definitivos de estructuras de puentes y obras afines, se

mostrarán en planos donde se definan aspectos tales como lugar de emplazamiento de la obra, disposición general de la estructura, formas y enfierraduras de la infraestructura, formas y enfierraduras de la superestructura, vigas, detalles y proyectos complementarios. De acuerdo a la magnitud del proyecto, podrán confeccionarse láminas de la enfierradura separadas de las de formas y detalles. Las dimensiones de los elementos de hormigón se expresarán en centímetros, salvo que en el plano se indique expresamente lo contrario. El diámetro del acero de refuerzo para hormigones se especificará en milímetros. Las dimensiones de las estructuras de acero, pernos de anclaje, insertos de acero y otros elementos se especificarán en milímetros en los planos de estructuras de acero, aún cuando en los planos de hormigón se especifiquen en centímetros. Los niveles de referencia o coordenadas respecto a un cero se expresarán preferentemente en metros, salvo indicación contraria en planos. A continuación se señalan los aspectos más importantes que deberá contener cada plano, ciñéndose a las escalas especificadas en la Tabla 3.1005.202.A, las que podrán ser modificadas de acuerdo a las necesidades del proyecto. Esta lámina mostrará el lugar de emplazamiento de la estructura y su relación con los caminos de acceso. Si el puente o estructura afín es un proyecto especial que está inserto en un proyecto más amplio de un camino, los límites entre ambos se fijarán claramente en este plano. 3.1005.203(3) a) Levantamiento Topográfico y Emplazamiento.

En esta lámina se mostrará en la parte superior, la planta con el levantamiento topográfico del sector a escala 1:500. Esta planta mostrará el lugar de emplazamiento de la obra, el trazado de los caminos de acceso y antecedentes tales como, posición de los sondajes, calicatas, PRs topográficos, etc. Se mostrará además en esta planta las obras complementarias de la estructura tales como muros de contención, obras de protección de riberas, bajadas de agua, etc. En la parte inferior de la lámina se mostrará el perfil longitudinal de los caminos de acceso y el puente, en la zona de emplazamiento de éste. 3.1005.203(3) b) Plano de Disposición General. Deberá contener las mismas vistas y detalles que se han

especificado para el Plano de Disposición general de la etapa de anteproyecto, con las siguientes complementaciones: -

Vista General. Se deberá indicar el nivel y cota de aguas máximas y mínimas determinadas en los estudios definitivos de hidrología e hidráulica. Corte Longitudinal. Se deberá complementar con la estratigrafía del suelo de fundación y la línea de socavación general y local. Planta General. En este plano no será necesario incorporar las elevaciones de estribos y cepa que se señalan para la etapa de Anteproyecto, ya que esta información se entrega con todo detalle en los planos de formas de la infraestructura.


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3.1005.2 Junio 2018

3.1005.203(3) c) P lanos de Formas de Infr aestruc turas . Deben considerar todas las elevaciones y cortes

necesarios para poder determinar completamente las formas de los elementos y sus dimensiones. Por ejemplo: - Elevaciones frontales y laterales. Se deberá indicar las cotas de placas de apoyo y especificación de tubos de drenaje en muros frontales de los estribos. En el caso de los estribos, puede ser importante una elevación frontal anterior y otra posterior. - Corte longitudinal incluyendo indicación de la ubicación de cada uno de los tipos de hormigón (sí corresponde). - Planta indicando ubicación de placas de apoyo de la superestructura. - Corte horizontal, en los casos que la geometría del elemento varíe con la altura. - En los casos de estribos con alas a 90°, se deberá agregar un detalle de barandas (Escala 1:25), en que se indiquen sus dimensiones, especificaciones de los elementos, soldaduras, etc. En subsidio, se hará la referencia al plano donde se muestre el detalle de la baranda.

3.1005.203(3) d) Planos de Formas de S uperes truc tura. Al igual que en los Planos de Formas de la

infraestructura, se considerarán todas las elevaciones, cortes y detalles necesarios para poder determinar la forma y dimensiones de las vigas, tableros, travesaños, etc. Se deberá incluir además:

- Detalles de apoyos de vigas en estribos y cepas. Indicar la pendiente longitudinal de las vigas si éstas no son horizontales. - Detalles de placas de apoyo de superestructura en estribos y cepas (Escala 1:2,5). - Detalles de barbacanas de evacuación de aguas lluvias (Escala 1:20). - Detalle de barandas (Escala 1:25) en que se indiquen sus dimensiones, especificaciones de los elementos, soldaduras, etc. - Detalle de anclajes antisísmicos del tablero. - Detalle de cantoneras de protección del pavimento. - Cuadro de Especificaciones Técnicas indicando calidad de hormigones, aceros, placas de apoyo y recubrimiento de armaduras. 3.1005.203(3) e) Planos de E nfi erraduras . Si la magnitud del proyecto lo permite, los detalles de

enfierraduras podrán incorporarse en los Planos de Formas de los diferentes elementos. En todo caso, los planos de enfierradura deberán considerar lo siguiente:

- De cada una de las marcas de fierros deberá especificarse la ubicación exacta que le corresponde en la estructura, diámetro, longitud y espaciamiento entre barras de igual marca. - La forma e identificación completa de los fierros se detallará individualmente a un costado de cada vista o corte. La utilización de cuadros de enfierradura no reemplaza la exigencia anterior. - Se deberá incluir una nota que indique las marcas de barra que contiene el plano. - Cuadro de Especificaciones Técnicas indicando la calidad de los aceros para hormigón, anclajes, antisísmicos, anclajes de cantoneras, etc. 3.1005.203(3) f) E s peci ficaciones y Notas Técnicas . En los planos del Proyecto se incluirán todas las

especificaciones técnicas que permitan definir con exactitud los materiales de construcción, recubrimientos, normas y otros aspectos que el proyectista considere necesario incorporar para la buena ejecución del proyecto. De igual modo se incluirán notas técnicas complementarias que permitan definir acciones durante la construcción de la obra, ante situaciones que no se pueden prever totalmente durante la ejecución del proyecto. Como ejemplos de especificaciones técnicas se pueden citar las siguientes: - Especificaciones Técnicas: Rigen las Especificaciones Técnicas Generales del MC-V5 - Hormigones: Infraestructura G20 Nivel de confianza 90% Losa G25 Nivel de confianza 90% Emplantillado G05 - Acero para Hormigones: A63-42H - Acero Estructural: (Especificar calidad con designación ASTM, exigiendo Resiliencia garantizada). - Barras Antisísmicas: A44-28 MOP-DGOP-DIRECCIÓN DE VIALIDAD-CHILE _____________________________________________________________________

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3.1005.3 Junio 2007

Longitud mínima de anclajes y traslapos: Según AASHTO Recubrimientos: Fundaciones 5 cm Elevaciones 4 cm Borde superior de losa 4 cm Pilotes 7,5 cm Resto 2,5 cm Pavimento: Capa de rodadura con mezcla asfáltica modificada con polímeros según Sección 5.408 del MC-V5 (*) Impermeabilización: Entre losa y pavimento: con láminas asfálticas prefabricadas cumpliendo rigurosamente las especificaciones del proveedor Muros en contacto con rellenos : tratamiento con Igol Primer e Igol Denso , o similar Camión de diseño: HS20-44 + 20% (AASHTO 2002)

(*) El proyectista deberá tener en cuenta que el uso de mezclas asfálticas como pavimento requiere que su colocación se haga cumpliendo rigurosamente con las condiciones de temperatura especificadas. De no cumplirse esta condición, es conveniente que se especifique la colocación de pavimentos de hormigón. Como Notas Técnicas de uso frecuente se pueden citar las siguientes:

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Para fundaciones directas: “Los sellos de excavación y de fundación deberán contar con la aprobación de la Inspección Fiscal”. Para vigas pretensadas: “En caso de que las vigas pretensadas permanezcan por más de tres semanas en el patio de almacenaje, deberán ser cargadas para evitar contraflechas excesivas”. Para fundaciones con pilotes: “Se deberá llevar un registro estratigráfico de los pilotes a través del cual se ratifique las hipótesis del informe geotécnico del especialista de Mecánica de Suelos”.

3.1005.3

INFORMES Y DOCUMENTOS

3.1005.301 Formato y Carátula.

Los estudios de puentes y obras afines, cualquiera sea su nivel, requieren de informes parciales o de avance y de un informe final que permita, conjuntamente con los planos del proyecto, una clara comprensión de los objetivos y resultados del estudio realizado. Los informes parciales y finales de los estudios se presentarán en formato A4, de 297 mm de alto por 210 mm de ancho, tamaño final cortado. Conforme se establece en el Tópico 2.903.1 del Volumen Nº 2 del Manual, los márgenes serán de 25 mm en el extremo superior y en el lado izquierdo, 20 mm en el extremo inferior y 15 mm en el lado derecho. Los documentos gráficos se presentarán en láminas formato A4 con un margen izquierdo de 20 mm por el lado izquierdo y 5 mm por los otros tres lados, o en múltiplos de 297 x 190 mm, para poder plegarlos manteniendo el tamaño del formato. La redacción del documento será impersonal. Las unidades se presentarán en conformidad con el Sistema Internacional de Unidades (ver Numeral 3.1001.402 del presente Capítulo). Las memorias de cálculo podrán presentarse manuscritas, con letra de imprenta clara y legible. El informe estará provisto de tapas en cartulina o material similar, empastado mediante anillos plásticos o algún sistema equivalente, y contará con la siguiente leyenda:


EDICIÓN 2018



3.1005.3 Junio 2002

MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS DIRECCION GENERAL DE OBRAS PUBLICAS DIRECCION DE VIALIDAD DEPARTAMENTO DE PUENTES (NIVEL DEL ESTUDIO) (NOMBRE DEL PROYECTO) (INFORME Nº ../ INFORME FINAL) (TOMO Nº ...)

FECHA EJECUTORES DEL ESTUDIO

3.1005.302 Estructura de los Informes. conformado por tres partes, a saber: -

En general, el informe de un proyecto estructural estará

Resumen y Conclusiones. Informe. Anexos.

3.1005.302(1) Resumen y Conclusiones. En este capítulo se desarrollará una exposición sintética de los

objetivos y alcances del estudio, así como también, una descripción somera de las características geomorfológicas, hidrológicas y geotécnicas del área de emplazamiento de la obra. Se incluirá además una síntesis de las alternativas estudiadas, con una breve descripción de la estructuración final adoptada y, por último, una versión resumida del presupuesto final de la obra y de las principales conclusiones y recomendaciones del proyecto. 3.1005.302(2) Informe del Proyecto.

Este Informe, también denominado Memoria del Proyecto,

comprenderá los siguientes aspectos: -

Memoria Descriptiva. Antecedentes de Ingeniería Básica. Memoria de Cálculo de las Estructuras. Especificaciones Técnicas Especiales. Cubicaciones. Análisis de Precios y Presupuesto.

En la Memoria Descriptiva del proyecto se señalará el lugar de emplazamiento de la obra, el nombre y número de rol del camino, el kilómetro de entrada y salida y una breve descripción de los caminos de acceso. Se entregará una reseña de las alternativas analizadas y se hará una descripción detallada de la estructura finalmente diseñada, señalando las causas y parámetros analizados para definir la estructuración elegida. Se revisará la consistencia de la estructura diseñada con los antecedentes obtenidos en los estudios de Ingeniería Básica, los cuales se analizarán en detalle en el segundo capítulo del Informe. Se incluirán además en esta parte del Informe, descripciones detalladas de los proyectos complementarios tales como los de protección y mejoramiento del cauce, defensas de riberas e infraestructura, proyecto de evacuación de aguas lluvias, etc. Finalmente se incluirán las conclusiones y recomendaciones derivadas del proyecto, que pudieran ser relevantes considerar durante la construcción y operación de la obra.


EDICIÓN 2018



3.1005.3 Diciembre 2011

En la segunda parte del Informe se hará una revisión de los Antecedentes de Ingeniería Básica que se tuvieron a la vista para desarrollar el proyecto. Por lo general, el estudio del puente, paso desnivelado o pasarela, es un proyecto especial dentro del estudio más amplio de un camino, razón por la que los antecedentes de Ingeniería Básica se encuentran insertos en otros volúmenes del proyecto. Por tal motivo, en esta parte se harán las citas necesarias a los volúmenes donde se encuentra la información, no obstante lo cual, es recomendable que las partes pertinentes se reproduzcan y se inserten como anexo al Informe del Proyecto. Todo esto, con el objeto claro de facilitar la comprensión y revisión del proyecto. En la tercera parte del Informe se incluirá la Memoria de Cálculo Estructural del Proyecto, comenzando por detallar las bases del diseño y las referencias completas a la normativa empleada. Esta es la única parte del Informe que se podrá presentar manuscrita, con letras tipo imprenta, clara y legible. Las unidades empleadas podrán ser las del Sistema MKS, siempre que los resultados se expresen, a su vez, en las unidades del Sistema Internacional. En la cuarta parte del Informe se incluirán las Especificaciones Técnicas Especiales de todos aquellos ítems que no se encuentran incorporados en las Especificaciones Técnicas Generales de Construcción del MC-V5, como así también, de aquellos ítems que, encontrándose en las especificaciones antes referidas, requieran especificaciones complementarias. Finalmente, en las partes quinta y sexta del Informe se incluirá un detalle de las cubicaciones, análisis de precios y presupuesto. En este aspecto, es recomendable que las cubicaciones de fierros se respalden con un Cuadro de Enfierraduras que permita efectuar una revisión detallada de las enfierraduras del proyecto. Este cuadro deberá indicar por cada barra, la marca, tipo (forma), diámetro, cantidad requerida, dimensiones parciales, largo total y peso. En estudios a nivel de Anteproyecto se deberá dejar establecido en el Informe las bases bajo las cuales se hizo la estimación de cantidades de obra y, en particular, las cuantías ocupadas para determinar la cantidad de acero para hormigones. 3.1005.302(3) Anexos. En esta parte del informe se incorporará toda aquella documentación que ha sido relevante durante el desarrollo del proyecto, sobre todo aquella que haya tenido una importancia significativa en la toma de decisiones para alcanzar la solución final. Entre éstas se pueden citar las siguientes:

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Estudios de Ingeniería Básica. Documentos y Correspondencia Oficial con Organismos Públicos y Privados relativos al Proyecto. Memorias de Proyectos Complementarios.

MOP - DGOP - DIRECCION DE V IALIDAD - CHILE __________________________________________________________________

EDICIÓN 2018

Puentes MC

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