UNIVERSIDAD NACIONAL DE CAJAMARCA
SEMINARIO DE TESIS
TEMA DE INVESTIGACION: DISEÑO DE LA SUPERESTRUCTURA SUPERESTRUCTURA DE UN PUENTE DE CONCRETO CONCRETO ARMADO. COMPARACION DE DISEÑO UTILIZANDO LA NORMA NORMA AASHTO STANDARD Y NORMA NORMA AASHTO LRFD I.
RESUMEN
Los puentes de nuestro país son diseñados utilizando el manual de puentes del MTC usando la norma AASHTO Standar Specifications for Highway Bridges, como base. La AASHTO, publica paralelamente la norma AASHTO LRFD Bridge Design Specifications”, cuya primera versión es de 1994. Esta norma entrega las disposiciones de diseño para puentes según las últimas investigaciones, basándose en nuevos criterios de cálculo y corrigiendo deficiencias que presenta la norma AASHTO Standard. El objetivo de este proyecto es comprender la disposición de ambas normas y ver la diferente consideración que cada una tiene, y aplicarle al diseño de las superestructuras de puentes con vigas de concreto armado y comparar los resultados obtenidos. El resultado final se espera grandes diferencias en la metodología usada, debido a que la norma LRFD usa el “Diseño por factores de carga y resistencia”, el cual es más complejo que el de “Diseño por tensiones admisibles”, método utilizado por la AASHTO Standard. Además se presentaron grandes diferencias en el refuerzo a utilizar. Se concluye, que es conveniente utilizar la norma AASHTO LRFD en el diseño de superestructuras de hormigón armado, principalmente, como manera de ahorro de acero y porque incluye en sus disposiciones, las últimas investigaciones. Se concluye, que es conveniente utilizar la norma AASHTO LRFD en el diseño de superestructuras de hormigón armado, principalmente, como manera de ahorro de acero y porque incluye en sus disposiciones, las últimas investigaciones. II.
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Siendo Perú un país en que por su geografía se requiere construir puentes de diversas características, se hace necesario contar con métodos de diseño que se ajusten mejor a la realidad, de modo de poder obtener la solución óptima para cada nuevo trazado o para el reemplazo de una estructur a existente. En Peru existe el manual de diseño de puentes del MTC. Contamos con una norma para la construcción en base a concreto armadon sin embargo para algunos algunos diseños, se recurre a normas internacionales. internacionales.
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Actualmente en nuestro país, se utiliza el manual de diseño de puentes del MTC regido por la norma AASHTO Standard Specifications for Highway Bridges, 16º edición, la cual establece dos métodos de diseño de puentes, el método de tensiones admisibles (ASD: Allowable Stress Design) y el método por factores de carga (LFD: Load Factor Design) o método de la rotura. En nuestro país, algunos profesionales que revisan estos diseños, trabajan con el método más conservador, que es el de tensiones admisibles (ASD). Esta norma se está dejando de lado cada vez más en EEUU por considerarse obsoleta y en algunos casos erróneos, siendo remplazada por la moderna AASHTO LRFD Bridge Design Specifications, la que se basa en e l método de diseño por factores de c arga y resistencia. Por lo anterior y considerando la transferencia tecnológica, resulta de gran importancia conocer las ventajas, técnicas y económicas, que la utilización de la norma AASHTO LRFD nos traería, al utilizarla en el país. El método LRFD, diseña los puentes para diferentes estados límites, buscando satisfacer la condición de que las cargas de servicio mayoradas por un factor, sean menores o iguales, a la resistencia nominal minorada. El estudio se encuentra orientado a superestructuras de concreto armado construidas in situ. Este tipo de estructura se ocupa muy poco en nuestro país, no así en países desarrollados, realidad que debería ser distinta, debido a la gran experiencia que existe en la construcción en hormigón armado, que se traduce en mano de obra y dirección técnica calificadas. III.
FORMULACION DEL PROBLEMA
Es la norma AASHTO LRFD una opción mejor de diseño que la norma AASHTO Standard?
IV.
MARCO TEORICO
1.
DEFINICIONES
PUENTE: Un puente es una obra que se construye para salvar un obstáculo dando así continuidad a una vía. Suele sustentar un camino, una carretera o una vía férrea, pero también puede transportar tuberías y líneas de distribución de energía. Los puentes que soportan un canal o conductos de agua se llaman acueductos Aquellos construidos sobre terreno seco o en un valle, viaductos. Los que Cruzan autopistas y vías de tren se llaman pasos elevados. Constan fundamentalmente de dos partes: a) La superestructura conformada por: tablero que soporta directamente las cargas; vigas, armaduras, cables, bóvedas, arcos, quienes transmiten las cargas del tablero a los apoyos.
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b) La infraestructura conformada por: pilares (apoyos centrales); estribos (apoyos extremos) que soportan directamente la superestructura; y cimientos, encargados de transmitir al terreno los esfuerzos.
2.
CLASIFICACION
A los puentes podemos clasificarlos: a) Según su función: − Peatonales − Carreteros − Ferroviarios b) Por los materiales de construcción − Madera − Mampostería − Acero Estructural − Sección Compuesta − Concreto Armado − Concreto Presforzado
c)
Por el tipo de estructura − Simplemente apoyados − Continuos − Simples de tramos múltiples − Cantilever (brazos voladizos) − En Arco − Atirantado (utilizan cables rectos que atirantan el tablero) − Colgantes − Levadizos (basculantes) − Pontones (puentes flotantes permanentes)
3.
UBICACIÓN Y ELECCION DEL TIPO DE PUENTE
Los puentes son obras que requieren para su proyecto definitivo estudiar los siguientes aspectos: a. Localización de la estructura o ubicación en cuanto a sitio, alineamiento, pendiente y rasante.
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b. Tipo de puente que resulte más adecuado para el sitio escogido, teniendo en cuenta su estética, economía, seguridad y funcionalidad. c. Forma geométrica y dimensiones, analizando sus accesos, superestructura, infraestructura, cauce de la corriente y fundaciones. d. Obras complementarias tales como: barandas, drenaje de la calzada y de los accesos, protección de las márgenes y rectificación del cauce , si fuera necesario forestación de taludes e iluminación. e. En caso de obras especiales conviene recomendar sistemas constructivos, equipos, etapas de construcción y todo aquello que se considere necesario para la buena ejecución y estabilidad de la obra.
4.
ESTUDIOS BASICOS DE INGENIERIA PARA EL DISENO DE PUENTES
a. Estudios topográficos Posibilitan la definición precisa de la ubicación y dimensiones de los elementos estructurales, así como información básica para los otros estudios.
b. Estudios de hidrología e hidráulicos Establecen las características hidrológicas de los regímenes de avenidas máximas y extraordinarias y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del comportamiento hidráulico del río.
c. Estudios geológicos y geotécnicos Establecen las características geológicas, tanto locales como generales de las diferentes formaciones geológicas que se encuentran, identificando tanto su distribución como sus características geotécnicas correspondientes.
d. Estudios de riesgo sísmico Tienen como finalidad determinar los espectros de diseño que definen las componentes horizontal y vertical del sismo a nivel de la c ota de cimentación. e. Estudios de impacto ambiental Identifican el problema ambiental, para diseñar proyectos con mejoras ambientales y evitar, atenuar o compensar los impactos adversos.
f. Estudios de tráfico Cuando la magnitud de la obra lo requiera, será necesario efectuar los estudios de tráfico correspondiente a volumen y clasificación de tránsito en puntos establecidos, para determinar las características de la infraestructura vial y la superestructura del puente.
g. Estudios complementarios
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Son estudios complementarios a los estudios básicos como: instalaciones eléctricas, instalaciones sanitarias, señalización, coordinación con terceros y cualquier otro que sea necesario al proyecto.
h. Estudios de trazo y diseño vial de los accesos Definen las características geométricas y técnicas del tramo de carretera que enlaza el puente en su nueva ubicación con la carretera existente.
i. Estudio de alternativas a nivel de anteproyecto Propuesta de diversas soluciones técnicamente factibles, para luego de una evaluación técnicaeconómica, elegir la solución más conveniente.
HIPOTESIS Diseñando con la norma AASHTO LRFD obtendremos un diseño mas optimo y eficaz de puente capaz de ofrecer una mayor resistencia ante los agentes externos.