INGENIERIA CIVIL (APUNTES)

PUENTES DE HORMIGON ARMADO Parte 1

2025-01-30T16:23:00.002-04:00

Generalidades.-

En el siglo III antes de la era cristiana, los romanos utilizaron los ligantes hidráulicos como los morteros de cal, y lo propio para ciertas construcciones cales hidráulicas. Se trataba de una mezcla de cal y cenizas volcánicas que tenían en efecto las propiedades de un cemento, con gran resistencia a la compresión, a los agentes atmosféricos y al agua. Pero esta técnica fue olvidada, es decir que los constructores solo usaban la cal magra o la cal grasa.

Es a fines del siglo XVIII que se redescubren los cementos naturales fabricados mediante cenizas o rocas como las puzolanas y rocas arcillo calcáreas.

En realidad el gran progreso se lo tuvo a principios del siglo XIX cuando Vicat inventa la fabricación de un cemento artificial por vía húmeda y pocos años después Apsidín en 1824 patenta el cemento Portland.

En cuanto a piezas de madera o fierro para reforzar la mampostería su empleo vino a ser una técnica mucho más antigua. Se tiene su presencia en las mamposterías de ladrillo de Asiria y Mesopotamia en las que emplearon tensores metálicos para soportar bóvedas (técnica muy costosa que solo fue aplicada en obras excepcionales).

En 1906 empezó a desarrollarse la construcción de puentes en hormigón armado en forma intensiva. Hasta 1943 el récord de longitud con arcos de hormigón armado, lo tenía el puente Esla en España con 193 m., al poco tiempo y hasta 1963 el récord mundial lo tenía el puente Sandö en Suecia consistente en un arco de tablero superior con 264 m. de longitud.

El hormigón armado al igual que el pretensado y la mampostería son materiales que permiten construir puentes muy duraderos.

Las ventajas que presentan son: La plasticidad del hormigón que permite adoptar la forma más adecuada que se acomode a los requerimientos dimensionales, economía y estética. Con gastos de mantenimiento casi nulos particularmente por su resistencia a los agentes atmosféricos.

El más serio inconveniente del hormigón armado, lo constituye la dificultad de reforzarlo o repararlo.

Soluciones aconsejables.-

Desde el punto de vista económico, para vanos inferiores a 8 m. las mejores soluciones son:

Mediante una alcantarilla en bóveda maciza como la de la figura 43 cuando la estructura está situada debajo de un fuerte relleno.

Si el relleno es de mediana altura se puede utilizar tubos metálicos prefabricados. Solución interesante especialmente cuando el terreno de fundación es malo.

Si la altura del relleno es pequeña o nula la solución normal es mediante secciones cajón o sistemas porticados.

La dimensión de sus aberturas se define en función del caudal del río.

Cuando no es posible construir pórticos, especialmente porque se están reutilizando antiguos estribos la solución consiste en losas isostáticas para luces hasta de 6 m. en puentes camineros y hasta 4 m. en puentes ferroviarios.

Para luces que no llegan a los 10 m. la solución frecuentemente utilizada es la de alcantarilla cajón que se muestra en la figura 45, la misma que cuando el terreno de fundación es de mala capacidad puede alcanzar luces hasta de 12 m.

Para luces inferiores a 15 m. y si la obra está bajo relleno se debe construir bóvedas macizas del tipo que se muestra en la figura 43.

Para luces comprendidas entre 10 y 20 m. la solución más corriente es la de pórtico de hormigón armado (ver figura 46).

Es un puente con bielas verticales que ejerce un empuje sobre sus apoyos y está sometido además al empuje lateral de tierras.

Si el vano es inferior a 10 m. es preferible la alcantarilla cajón que se muestra en la figura 45, pero si el terreno es excelente, el pórtico de hormigón armado que se muestra en la figura 46 puede ser adoptado a partir de los 8 m.

Alternativamente, cuando existen estribos, para luces comprendidas entre 6 y 10 m., se puede solucionar con losas nervuradas con mayor número de nervios cuanto menores la luz.

Para luces comprendidas entre 10 y 20 m. se construyen puentes de viga y losa sobre tres vigas de alma llena cuando la calzada es para dos vías y de dos vigas cuando es para una sola vía de tráfico. En la figura 48 se muestra en forma esquemática la disposición de la armadura así como el criterio para conseguir el bombeo de la calzada mediante la elevación de los pedestales de apoyo de una viga interior en d.

Como anchos para los nervios, se recomienda dimensiones comprendidas entre 0.3 y 0.4 m. para facilitar la colocación de la armadura y el vaciado del hormigón.

Por otra parte, para puentes que no pasan de 20 m. de longitud, es usual la solución de puentes losa continuos.

Si la luz es inferior a 15 m. y no es necesario reducir al máximo el espesor de la losa, se recomienda la solución de la figura 49.

El espesor económico de la losa para este tipo de puentes es del orden de 1/18 de la luz del tramo mayor.

Para luces comprendidas entre 15 y 23 m. es interesante adoptar una 1 sección transversal con volados que en su caso pueden ser las aceras ver figura 50

Si la luz del vano determinante es mayor a 23 m. es importante aligerar la losa con volados grandes, si el ancho de la calzada es modesto (ver figura 50) y con alvéolos si el ancho es importante (ver figura 51).

Combinaciones de carga AASHTO-LRFD (2007)

2025-01-28T20:18:00.001-04:00

A partir de acá se puede diseñar este acápite con lo especificado por AASHTO-LRFD (2007) en lugar de lo descrito entre hojas 70 a 73.

Normas para el diseño

Entre las diversas solicitaciones que se tiene que considerar en el diseño de puentes están las cargas permanentes y las sobrecargas vivas. Las magnitudes de estas solicitaciones están definidas en normas o reglamentos para el diseño de puentes. En este curso hacemos mención a AASHTO - LRFD (2007)

Esta versión de la norma indica que todos los elementos estructurales a diseñar de ben satisfacer la siguiente ecuación de acuerdo al estado límite que se esté analizando.

Los estados límites que corresponden al diseño de puentes se muestran a

continuación:

→Estado límite de servicio → Estado límite de fatiga

→Estado límite de resistencia → Estado límite de eventos extremos

Factores de carga y combinaciones de carga.-

La solicitación mayorada total se tomará como:

Cargas permanentes.-

Las cargas permanentes, que se tomarán en cuenta para el diseño estructural

en los proyectos son:

DC = Carga muerta por peso propio de elementos estructurales
DW = Peso propio de la capa de rodadura
EV = Presión vertical de la carga muerta por peso del relleno de tierra.

Sobrecargas vivas.-

La sobrecarga vehicular de diseño, (LL) designada como HL-93 corresponde al camión o tándem de diseño y la carga de carril de diseño, de acuerdo con lo estipulado por la norma AASHTO-LRFD.

Camión de diseño

Los pesos y la separación entre ejes serán como se especifique en la siguiente figura que se presenta a continuación, se deberá tomar en consideración el incremento por carga dinámica.

Verla figura 21 en la página 37, dimensiones y carga correspondiente al

camión de diseño.

Tándem de diseño

El tándem de diseño corresponde a un par de ejes de 110 kN, separados a una distancia de 1.20 m, la separación transversal de las ruedas se deberá tomar como 1.80 m, se debe incrementar por impacto.

Carga de carril de diseño

La carga de carril consiste en una carga uniforme longitudinal distribuida en un ancho transversal de 3.00 m, el valor de esta carga corresponde a 9.30 kN/m, esta carga no esta sujeta a incremento por carga dinámica.

La sobrecarga peatonal de diseño (PL), corresponde a una carga peatonal de 3.60 kN/m2 aplicada a todas las aceras con mas de 0.60 m de ancho.

Carga dinámica

Los efectos que tenga la carga del camión o tándem de diseño sobre los elementos estructurales deben ser mayorados de acuerdo con la siguiente tabla.

Combinaciones de carga

2025-01-27T17:25:00.002-04:00

Lo que sigue a continuación puede ser sustituido por la norma AASHTO-LRFD (2007) - Ver hoja 79

Combinaciones de carga.- Los siguientes grupos representan varias combinaciones de carga y fuerzas a las que una estructura puede estar sometida. Cada componente de la estructura o la fundación a la que esta corresponda, debe ser diseñada para resistir sin peligro todos los grupos de combinaciones de estas fuerzas elegidos en función de su aplicabilidad a cada caso.

Los grupos de combinaciones de carga para el estado de servicio así como para el estado límite último están dados por:

Para diseño en estado de servicio el porcentaje de los esfuerzos unitarios básicos para varios grupos es el que se detalla en la tabla siguiente:

Las cargas y fuerzas en cada grupo son las que corresponden a los diversos artículos descritos en este capítulo, debiéndose aplicar la máxima sección requerida.

Para el estado límite último, los factores I y ẞ que se dan en la segunda mitad de la tabla anterior son en el entendido de que el diseño será exclusivamente en dicho estado. Las cargas reales no deben ser incrementadas por los factores que se muestran en la tabla cuando el diseño sea para las fundaciones (presión del suelo, carga en pilotes, etc.)

El estado límite último no se recomienda para verificar la estabilidad de las fundaciones (seguridad al vuelco, deslizamiento, etc.)

Cuando se está diseñando estructuras de gran longitud en el estado límite último, los factores I y ẞ especificados representan condiciones generales y pueden ser incrementados a juicio del ingeniero, previendo cargas, condiciones de servicio o materiales de construcción que pudiesen ser diferentes a los especificados.

En las anteriores expresiones, se tiene:

D = Carga muerta
L = Carga viva
| = Impacto por carga viva
CF = Fuerza centrífuga
E = Empuje o presión de tierras
B = Subpresión
SF = Presión de la corriente de agua
W = Carga de viento en la estructura
WL = Viento en la carga viva (1.46 Kn/m) LF = Fuerza longitudinal de frenado
R = Acortamiento de bielas
S = Retracción

T = Temperatura
EQ = Sismo
ICE = Presión por congelamiento o hielos

La interpretación de la tabla anterior es la siguiente:

Para diseño en estado de servido:

La columna 14 es el porcentaje de incremento de fatigas admisibles (Poca probabilidad de la ocurrencia).

Para miembros o conexiones que solo llevan carga de viento no se incrementan las fatigas admisibles.

Be = 0.7 para alcantarillas cajón de hormigón armado 0.83 para otras alcantarillas.
Be = 1 y 0.5 para cargas laterales en estructuras porticadas (verificar con cada valor y adoptar el dominante).

Para diseño en estado límite último:

Para vehículos menores al M18 se debe prever cargas muy pesadas infrecuentes aplicando el grupo de carga 1 A, suponiendo que la carga viva ocupa una sola faja de tráfico sin otras cargas en las fajas restantes.

Be = 1.3 para presiones laterales de tierra y 0.5 para verificar momentos positivos en estructuras monolíticas.
Be = 1 para presión vertical de tierra.
Вd = 0.75 cuando se verifica miembros y para la mínima carga axial máximo momento o máxima excentricidad
Bd =1 cuando se verifica miembros para la máxima carga axial y
momento mínimo.
Bd = 1 para miembros en flexo tracción
Be = 1 en alcantarillas rígidas
Be = 1.67 en alcantarillas flexibles.

Distribución de las cargas de las ruedas en pisos de madera

2025-01-26T14:37:00.003-04:00

Para calcular momentos flexores en pisos de madera la carga de una rueda trasera será distribuida como sigue:

a) Piso transversal al tráfico.- La carga se distribuye:

En la dirección de la luz del piso.- Sobre el ancho de la rueda definido en:

0.38 m. para el M13.5

0.51 m. para el M18

En la dirección normal a la luz del piso.-

Piso de tablones: Ancho del tablón.

Piso laminado: 0.38 m.

Piso entarugado con espesor mayor a 0.14 m.: 4 veces su espesor.

Para pisos transversales a la dirección de tráfico la luz de cálculo debe ser tomada como la luz libre entre largueros más la mitad del ancho de uno de los largueros, sin exceder a la luz libre mas el espesor del piso.

En paneles laminados y engomados para revestimiento, empleando madera laminada vertical con el panel colocado en dirección transversal a los largueros y con paneles interconectados por medio de tarugos metálicos, la determinación del espesor del revestimiento está basada en las siguientes ecuaciones para el máximo momento y corte.

El máximo corte es para una posición de rueda asumida a 0.38 m. o menos de la línea central del soporte. El máximo momento es para una posición asumida de rueda centrada entre soportes.

Donde:

Mx = Momento flexor en kN-m/m

Vx = Corte en kN/m

x = Significa dirección perpendicular a los largueros longitudinales.

P = Carga de la rueda en kN.

s = Luz efectiva del revestimiento en metros.

t = Espesor del revestimiento en metros.

K = Constante que depende del tipo de vehículo.

K = 0.47 para el M13.5

K = 0.51 para el M18

Fb = Fatiga admisible en flexión en MPa basada en la carga aplicada paralela a la cara ancha del laminado.

Fv = Fatiga admisible al corte en MPa basada en la carga aplicada paralela a la cara ancha del laminado.

La determinación del tamaño mínimo y separación requerida para los tarugos metálicos para transferir la carga entre paneles está basada en la siguiente ecuación:

a) Entablado longitudinal.-

Este entablado es paralelo a la dirección del tráfico.

En la dirección de la luz del entablado.-

Carga puntual.

Normal a la luz del entablado.-

Piso de tablones: Ancho del tablón.
Madera laminada: Ancho de la rueda más el espesor del piso.

Paneles laminados y engomados de no menos de 0.14 m. de espesor: Ancho de la rueda más dos veces el espesor del piso.

Para entablado longitudinal, la luz se tomará como la distancia libre entre las vigas transversales mas la mitad del ancho de una viga pero no mayor a la luz libre más el espesor del piso.

a) Entablado continuo.-

Si el piso tiene continuidad sobre tres o mas apoyos el máximo momento flexor se supondrá como el 80% del obtenido para los tramos simples.

Distribución de las cargas de las ruedas en terraplenes

2025-01-25T19:30:00.001-04:00

Cuando la altura de los terraplenes es de 0.60 m. o más las cargas concentradas se distribuirán sobre un cuadrado de lado igual a 1.75 veces la profundidad del terraplén.

Și se superponen o traslapan varias de estas áreas se tomará la carga total e entre las que producen el traslape y se la distribuirá sobre el área definida por el límite exterior de este conjunto de áreas, el ancho total de distribución no será mayor que el ancho de la losa resistente que queda por debajo del terraplén. Para tramos aislados, el efecto de la carga viva

Será despreciado cuando la altura del terraplén es mayor a 2.4 m. y excede a su luz, para tramos múltiples se la podrá despreciar cuando la altura es mayor a la distancia entre las caras de los bordes extremos o los estribos.

Cuando la altura del terraplén es inferior a 0.6 m. la carga de la rueda será distribuida como en la losa con cargas concentradas.

Si el momento calculado por carga viva e impacto en las losas de hormigón basado en la distribución de cargas de rueda en terraplenes como se explica aquí es mayor que el momento calculado para carga viva e impacto de acuerdo al artículo anterior se empleará este último momento.

Como una interpretación de lo anterior se tienen las siguientes expresiones para los camiones MS.

H = Profundidad del terraplén desde la calzada en metros.

P = Peso de una rueda trasera en kN.

Losas apoyadas en cuatro lados y Reducción de momentos en losas

2025-01-24T14:11:00.002-04:00

Losas apoyadas en cuatro lados

Para losas rectangulares apoyadas en sus cuatro bordes y con armadura en dos direcciones, la proporción de carga que lleva la luz menores la que se da mediante las siguientes expresiones:

Si el largo es mayor a 1.5 veces el ancho, se supone que la carga total la lleva la armadura transversal.

El ancho E de distribución en cualquier tramo será determinado como para las losas definidas anteriormente y los momentos obtenidos se usarán en el diseño de la mitad central de ambas luces, pudiendo ser reducidas al 50% las armaduras en los cuartos extremos de ambas luces.

En el diseño de las vigas de apoyo se considerará el hecho de que las cargas transmitidas a estas vigas, no son uniformemente distribuidas a lo largo de ellas.

Reducción de momentos en losas

Cuando las losas son vaciadas sobre vigas prefabricadas o perfiles metálicos, se calculan los momentos con relación al eje de la viga de apoyo y luego se introduce una reducción según se muestra en la figura 42 y de acuerdo a la siguiente expresión:

Distribución de las cargas y diseño de las losas de hormigón - Caso 2

2025-01-23T13:29:00.002-04:00

Caso A) Armadura perpendicular al tráfico-.

La carga de la rueda en el elemento perpendicular al tráfico será distribuida en un ancho E dado por la siguiente expresión:

Caso B) Armadura paralela al tráfico.-

La distribución de la carga de la rueda en el elemento paralelo al tráfico será como sigue:

Distribución de las cargas y diseño de las losas de hormigón - Casos

2025-01-22T17:12:00.000-04:00

Caso A) Armadura principal perpendicular al tráfico.-

Para luces de 0.6 a 7.3 m. inclusive, el momento por carga viva para tramos simples será determinado por la siguiente fórmula en la que no está incluido el impacto.

En losas continuas sobre 3 o más apoyos, se aplicará un factor de continuidad de 0.8 a la fórmula anterior y en este caso se toman los momentos de tramo y los de apoyo (excepto volados) iguales pero con signos diferentes.

Caso B) Armadura principal paralela al tráfico.-

El ancho de distribución de la carga de la rueda está dado por:

E = 1.22+0.06* Lc (máximo 2.1 m.)

Los momentos en las estructuras continuas serán determinados mediante la aplicación de líneas de influencia con las cargas de una fila de ruedas divididas entre E o si se trata de la carga equivalente, distribuida en un ancho 2 * E.

d) Vigas de borde o bordillos de las losas.-

En todas las losas con armadura principal paralela al tráfico se deben proveer bordillos de seguridad los que en realidad consisten en una sección de la losa con armadura adicional por lo que esta viga debe ser diseñada para resistir un momento por peso propio mas carga viva de

0.1* p* Lc

Donde:

P = Carga de la rueda en KN.

Lc = Luz del tramo en metros.

e) Armadura de distribución.-

En la parte inferior de todas las losas, se dispondrá una armadura perpendicular a la armadura principal para proveer una distribución lateral de las cargas vivas, esta especificación no se aplicará en alcantarillas o puentes de losa donde la altura del relleno sea mayor a 0.6 m.

La cantidad está dada como un porcentaje de la armadura principal requerida para el momento positivo de acuerdo a las siguientes expresiones:

Para armadura principal perpendicular al tráfico:

En losas cuya armadura principal es perpendicular al tráfico la armadura de distribución se dispone en la mitad central de la luz, pudiendo ser reducida hasta un 50 % para los cuartos restantes de la misma.

f) Tensiones de corte y adherencia en las losas.

Las losas diseñadas para el momento flexor de acuerdo con lo anterior, se considerarán satisfactoriamente aseguradas al corte y a la adherenda.

g) Bordes transversales no apoyados.-

Las suposiciones para el diseño en este artículo no prevén el efecto de las cargas cercanas a los bordes no apoyados, por lo tanto, en los extremos del puente y en los puntos intermedios donde se corta la continuidad de la losa, los bordes serán soportados por diafragmas u otros medios apropiados. Los diafragmas serán diseñados para resistir los momentos y esfuerzos cortantes totales que pueden producir las cargas de las ruedas.

h) Losas en voladizo.-

Dichas losas se diseñarán con las siguientes fórmulas que incluyen el efecto sobre elementos paralelos.

Distribución de las cargas y diseño de las losas de hormigón

2025-01-21T11:36:00.001-04:00

a) Longitud de las luces.-

Para tramos simplemente apoyados, la luz de cálculo es la distancia de centro a centro de los apoyos, pero no debe ser mayor a la luz libre más el espesor de la losa.

Las siguientes luces de cálculo se emplearán para evaluar la distribución de las cargas y los momentos flexores en las losas continuas sobre más de dos apoyos según se detalla en la figura 41 en la que Lc = Luz de cálculo.

En losas monolíticas con sus apoyos y sin cartelas L es la luz libre.

En losas apoyadas en largueros de acero, L es la luz libre más la mitad del ancho del ala del larguero.

En losas apoyadas en largueros de madera L, es la luz libre más la mitad del ancho del larguero.

b) Distancia de la carga de la rueda al bordillo.-

En el diseño de losas, el centro de la carga de una de las ruedas traseras debe ser ubicado a 0.3 m. de la cara del bordillo.

Si no se emplean bordillos ni aceras, la carga de la rueda será ubicada a 0.3 m. de la cara de los parapetos o los protectores de tráfico.

Los esfuerzos combinados de carga muerta, carga viva mas impacto no deben ser mayores a los esfuerzos admisibles.

Se debe aplicar un factor ẞ = 1 en lugar de 1.67 según el cuadro de coeficientes que se tiene al final de este capítulo, para la acera o losa de cubierta cuando la estructura es calculada en el estado límite último. Las cargas de las ruedas no deben dar esfuerzos mayores a los esfuerzos admisibles.

En el diseño de aceras, losas y miembros portantes, una carga de rueda localizada en la acera debe ir a 0.3 m. de la cara de la baranda. La combinación de carga muerta, carga viva mas impacto no debe dar esfuerzos mayores a los admisibles incrementados en 150% para el estado de servicio.

Se debe aplicar un factor ẞ = 1 en lugar de 1.67 para el diseño de la losa de acera cuando la estructura es calculada en el estado límite último. Las cargas de las ruedas no deben ser aplicadas en las aceras protegidas por barreras de tráfico.

c) Momentos flexores.-

El momento flexor por metro de ancho de losa, se calculará por los métodos de los casos A y B.

Para lo que:

E = Ancho sobre el que se distribuye la carga de la rueda.

P = Carga de una rueda trasera del camión.

P = 72 kN para camiones M18 y MS18
P = 54 kN para camiones M13.5 y MS13.5

Solicitaciones a considerar en los puentes - Vigas múltiples de hormigón prefabricado - Ejercicio

2025-01-20T17:45:00.005-04:00

Sea un puente con un ancho libre de calzada de 9 m. formado por una losa monolítica con cinco vigas de hormigón armado cuya sección transversal se muestra en la figura 62, se pide calcular la fracción de carga para las vigas interiores y exteriores, y luego igual ando fracciones de carga para que la incidencia de carga sea la misma en todas las vigas determinar la separación s entre ejes de vigas.

Solicitaciones a considerar en los puentes - Vigas múltiples de hormigón prefabricado

2025-01-17T14:21:00.002-04:00

Corresponden a los denominados puentes multiviga que son en base a vigas prefabricadas colocadas lado a lado y son tanto de hormigón armado como pretensado. La interacción de vigas es desarrollada por llaves de cortes continuas longitudinales y pemos laterales que pueden ser o no pretensados.

En el cálculo del momento flexor en vigas múltiples prefabricadas de hormigón armado o de hormigón pretensado no se debe tomar una distribución longitudinal de las cargas de las ruedas y la distribución lateral debe ser determinada como sigue:

Fracción de carga.-

El momento flexor por carga viva para cada sección de viga debe ser determinado aplicando la fracción de carga al efecto provocado por una fila de ruedas determinada por la siguiente relación:

Solicitaciones a considerar en los puentes - Capacidad total de las vigas longitudinales

2025-01-14T15:12:00.003-04:00

La capacidad combinada de todas las vigas para la carga de diseño en el tramo, no será menor que la requerida para soportar la totalidad de las cargas muerta y viva en dicho tramo.

a) Momentos flexores en las vigas transversales.-

En el cálculo de los momentos flexores en las vigas transversales, estas se diseñarán para las cargas

determinadas de acuerdo con la tabla anterior:

s = Separación entre ejes de vigas en metros.

Nota 3.- En este caso, la carga de la viga será la reacción producida por las cargas de las ruedas suponiendo que entre las vigas actúa el piso como simplemente apoyado.

Solicitaciones a considerar en los puentes - Vigas longitudinales exteriores

2025-01-12T16:07:00.001-04:00

Acero Madera - Vigas T de hormigón.-

La carga muerta que se considera capa de rodadura está constituida por el bordillo, acera, postes y pasamanos soportada por la viga exterior, además de su peso propio y el de la losa incluida la salvo cuando se construye vacando primero la losa y en segunda fase estos últimos, con lo que su carga se la tomará como soportada por el conjunto de vigas, es decir se evalúa toda la carga muerta y se la divide entre el número de vigas.

El momento flexor por carga viva, para las vigas longitudinales exteriores será determinado aplicando al larguero la reacción de la carga de la rueda suponiendo que entre las vigas longitudinales el piso actúa como si fuera simplemente apoyado. Si el piso es de hormigón armado y está soportado por cuatro o más largueros de acero, la fracción de carga de la rueda no será menor que

Vigas de sección cajón.-

La carga muerta que se considera soportada por la viga exterior será determinada de la misma manera que para el acero, madera o vigas T de hormigón armado según se describe en 2a.

La distribución de la carga de la rueda para la viga exterior será:

El ancho que se emplea para determinar la distribución de la rueda en la viga exterior será el ancho de la losa superior medido desde el punto medio entre las vigas hasta el borde superior de la losa. La dimensión en voladizo de cualquier losa que se extiende más allá de la viga exterior preferentemente no excederá de s/2.

Solicitaciones a considerar en los puentes - Distribución de las cargas de las ruedas sobre las vigas longitudinales

2025-01-11T16:03:00.006-04:00

Para el diseño de las vigas, las cargas actúan como puntuales tanto en el sentido longitudinal como en el transversal, en cambio en las losas se distribuye en lo que llama ancho de distribución.

Si nos imaginamos una sección transversal de un puente, la reacción de cada fila de ruedas en el sentido longitudinal no incidirá en su totalidad sobre una sola viga, sino que la influencia sobre cada viga será de todas y cada una de las filas de ruedas. Para considerar esta influencia se tiene para las vigas interiores las denominadas fracciones de carga que son coeficientes en función de la separación entre ejes de vigas.

O sea que tanto el esfuerzo cortante como el momento flexor que se calculan para una sola fila de ruedas al ser multiplicados por la fracción de carga dan la solicitación en cada viga interior.

En cambio para las vigas exteriores o laterales se asume que la losa o el piso actúan como simplemente apoyados sobre la viga inmediata interior, debiéndose ubicar el camión tipo a una distancia de 0.6 m. del bordillo y si se aplica pesos unitarios a las ruedas la fracción de carga para las vigas exteriores será la reacción isostática sobre ella.

Una vez evaluadas las fracciones de carga se debe tomar en consideración lo siguiente:

a) Posición de las cargas para el esfuerzo cortante.-

En el cálculo de las reacciones en las vigas longitudinales no se aplica fracción de carga a la rueda en correspondenda con el apoyo, en cambio sí, se lo hace con las ruedas situadas en otras posiciones.

b) Momentos flexores en las vigas longitudinales.-

En vista de la complejidad del análisis teórico para la distribución de las cargas de las ruedas sobre las vigas, el método empírico descrito acá está autorizado para el diseño de puentes corrientes de carretera.

En el cálculo de los momentos flexores en vigas longitudinales se supondrá que no hay distribución longitudinal de las cargas de las ruedas, la distribución lateral se determinará como sigue:

Vigas longitudinales interiores.-

El momento flexor por carga viva, para cada viga interior será determinado aplicando la fracción de carga que se la obtiene de la tabla siguiente:

En esta tabla:

s = Separación promedio entre ejes de vigas longitudinales.

Nota 1.- En este caso, la carga en cada viga longitudinal será la reacción producida por las cargas de las ruedas, suponiendo que entre las vigas longitudinales el piso actúa como simplemente apoyado.

Nota 2.- La carga viva en las aceras será suprimida para las vigas de la sección cajón, tanto interiores como exteriores diseñadas de acuerdo con la distribución de la carga de ruedas indicada acá.

Solicitaciones a considerar en los puentes - Fuerza centrífuga

2022-06-29T21:07:00.003-04:00

Cuando un puente está ubicado en una curva, se deberá tener cuidado de verificar la fuerza centrífuga que puede provocar momentos torsores importantes en la superestructura y esfuerzos cortantes a nivel de apoyos y coronamiento de la infraestructura.

Esta fuerza viene dada como un porcentaje de la carga viva sin impacto y se evalúa con la siguiente expresión:

Donde:

v = Velocidad de diseño de la carretera en Km./HR.

R = Radio de curvatura en el eje del puente en metros

La fuerza horizontal resultante por este concepto debe ser aplicada a todas las fajas de tráfico.

La altura de aplicación de esta fuerza es 1.8m. sobre la capa de rodadura.

En los puentes curvos se debe prever el peralte de la calzada evitando espesores adicionales, es decir alzando las vigas sobre sus pedestales de apoyo.

Cuando un piso de losa de hormigón armado o un tablero de parrilla metálica está ligado a sus apoyos, se puede suponer que el tablero resiste dentro de su plano el corte resultante de la fuerza centrífuga que transmite la carga viva, para lo que el peralte será tomado en cuenta.

Solicitaciones a considerar en los puentes - Fuerzas sísmicas

2022-05-25T18:50:00.001-04:00

En versiones pasadas de A.A.S.T.H.O. (Las actuales trabajan con la respuesta sísmica y lógicamente su aplicación viene acompañada del plano de Estados Unidos en general cuando se considera sismo en los puentes, la fuerza horizontal está dada por:

Fh = C*D

Donde:

Fh = Fuerza horizontal aplicada en cualquier dirección y en el centro de gravedad de la estructura.

D = Carga muerta de la estructura.

C = 0.02 para estructuras en cuyo plano de fundación el terreno está sometido a presiones mayores a 0.4 MPa.

C = 0.04 para estructuras en cuyo plano de fundación el terreno está sometido a presiones inferiores a 0.4 MPa.

C = 0.06 para estructuras asentadas sobre pilotes o tubulones.

No se toma en consideración la carga viva.

Se recomienda tomar en este aspecto las normas para sísmicas de cada país, AASHTO las tiene apropiadas a USA.

Solicitaciones a considerar en los puentes - Fuerza de tierras

2022-05-21T12:57:00.002-04:00

Los estribos, además de recibir las reacciones transmitidas por la superestructura están sometidos al empuje de las tierras que conforman el terraplén de acceso para lo que se aplican las siguientes expresiones:

Cuando no hay Sobrecarga en el terraplén:

Cuando se considere carga viva distribuida sobre el terraplén se trabaja con una altura equivalente que es adicionada a la altura del relleno o sea:

Las presiones calculadas con las fórmulas anteriores no deben ser inferiores a las de un líquido equivalente con peso específico de 4.8 kN/m³, es decir:

Cuando los accesos llevan losa de hormigón armado adecuadamente diseñada y apoyada en el coronamiento del estribo no se considerará presión por carga viva.

De todas maneras, tantos estribos como aleros deben llevar drenajes consistentes en barbacanas (huecos que atraviesan los muros) o colectores con tubería perforada y relleno en un espesor de 0.3 m detrás del muro con material granular graduado a manera de filtro.

Solicitaciones a considerar en los puentes - Fuerza de la corriente

2022-05-16T20:58:00.002-04:00

Las aguas provocan una fuerza con tendencia a volcar particularmente las pilas por ello estas deben ofrecer la menor resistencia posible, lo que se consigue dándole formas hidrodinámicas y lo que es más ubicando la pila con la menor sección en la dirección de la corriente y es por ello según se puede observar en la figura 37 que los puentes frecuentemente son enviajados y la infraestructura debe ofrecer la mejor resistencia al paso de la corriente de agua.

Donde:

p = Presión de la corriente en kN/m²

v = Velocidad de las aguas en m/seg

K = Constante cuyos valors se deducen de la figura 38

Solicitaciones a considerar en los puentes - Fuerza de levantamiento

2022-03-28T20:22:00.003-04:00

Se tomarán providencias para la unión de la superestructura con la infraestructura cuando una carga o combinación de cargas incrementadas al 100 % de la carga viva mas impacto provoque fuerzas de levantamiento en cualquier apoyo (ocurre cuando un tramo interior es demasiado grande en relación a tramos extremos muy cortos apareciendo componentes de reacción que levantan y en realidad golpetean, fenómeno conocido como fatiga y que se traduce en un deterioro del pedestal de apoyo).

Solicitaciones a considerar en los puentes - Viento en la infraestructura

2022-03-23T20:43:00.002-04:00

Además de las reacciones por viento transmitidas por la superestructura se tomará una presión de 2 kN/m² aplicada en la dirección más desfavorable para lo que luego de su aplicación se la descompone en las dos direcciones antes mencionadas.

En la figura 36 se muestra la dirección más desfavorable del viento sobre una pila, de manera que las fuerzas resultantes por este concepto son respectivamente:

Viento longitudinal:

Donde:

p = Presión del viento en la infraestructura

P = 2 kN/m²

L = Separación entre ejes de pilas en metros

D = Ancho de la pila en metros

B = Espesor de la pila en metros

H = Altura libre de la pila entre el nivel de aguas y su coronamiento en metros.

Las unidades para Fvl y Fvt serán en kilo Newton (kN)

Solicitaciones a considerar en los puentes - Viento en la carga viva

2022-03-18T21:15:00.002-04:00

Será considerada como una fuerza por metro lineal de estructura de acuerdo a la tabla siguiente:

Estas cargas se aplican a 1.8m por encima de la capa de rodadura.

En puentes corrientes con luces de hasta 50 m se emplearán las siguientes cargas:

Viento longitudinal sobre la carga viva: 0.06 kN/m
Viento transversal sobre la carga viva: 1.50 kN/m

Estas presiones se aplican a la misma luz de cálculo en los dos casos.

Solicitaciones a considerar en los puentes - Viento en la superestructura

2022-02-22T21:53:00.003-04:00

Estas solicitaciones vienen expresadas por unidad de superficie expuesta en elevación, es decir que esta superficie en elevación sirve para las dos componentes.

Cuando se diseña la superestructura sólo se toman en cuenta las fuerzas transversales o perpendiculares al tráfico con valores de 3.75 kN/m² para reticulares y 2.25 kN/m² para vigas en alma llena.

En cambio cuando se diseña la infraestructura, además de las reacciones en las dos direcciones transmitidas por la superestructura se tiene las presiones del viento aplicadas directamente en al infraestructura según se detalla en el inciso correspondiente.

Las fuerzas transversales como longitudinales transmitidas por la superestructura para diversos ángulos de la dirección del viento son las que se indican en los cuadros siguientes, en los que el ángulo de esviaje es medido entre la dirección del viento y la perpendicular al eje del camino. La dirección supuesta del viento será aquella que produce los máximos esfuerzos en la infraestructura debiendo ser aplicadas simultáneamente en las dos direcciones.

En puentes corrientes con luces hasta de 50 m. se emplearán las siguientes cargas:

Viento longitudinal en la superestructura: 0.60 kN/m²

Viento transversal en la superestructura: 2.45 kN/m²

Estas presiones se aplican a la misma elevación de la superestructura en los dos casos

Solicitaciones a considerar en los puentes - Cargas debidas al viento

2022-02-19T19:53:00.006-04:00

La Presión debida al viento incide tanto en la superestructura como en la carga viva y la infraestructura. Su dirección es variable, pero para el diseño se trabaja solo con las componentes en la dirección perpendicular al tráfico (sobre la elevación del puente) y paralela al tráfico.

Solicitaciones a considerar en los puentes - Fuerzas Longitudinales

2022-02-15T21:59:00.003-04:00

Son provocadas por el frenado brusco de los vehículos y su magnitud está dad por el 5% de la carga viva sin impacto aplicada en todas las fajas de tráfico y desarrollada en la misma dirección. se emplea la carga equivalente y su correspondiente carga concentrada para momento según se detalla a continuación:

Fr = 0.0*(q*L+Cm)*n

Donde:

Fr = Fuerza longitudinal debido al frenado

q = Carga equivalente del vehículo especificado

L = Longitud total del puente

Cm = Carga concentrada para momento

n = Número de fajas de tráfico

El centro de acción de esta fuerza se encuenta a 1.8 m sobre la capa de rodadura.

Solicitaciones a considerar en los puentes - Postes y pasamanos peatonales - Parapetos, postes, barreras y pasamamos mixtos

2022-01-23T22:17:00.004-04:00

Tratándose de puentes de ciudad en correspondencia con vías que permiten circular a los vehículos con velocidades apreciables o cuando las aceras resultan muy bajas se recomienda hacer los diseños con este tipo de parapetos, en los que hasta los 0.7m. de altura se aplican las solicitaciones especificadas en el ítem a, en cambio el pasamanos que llega a los 0.9m recibe las solicitaciones especificadas en el ítem b (Ver figura 35)