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Captulo III Diseo Estructural de la Superestructura El puente deber ser proyectado tomando en cuenta los estados lmites que se especificarn, para cumplir con los objetivos de constructivilidad, seguridad y serviciavilidad, as como con la debida consideracin en lo que se refiere a inspeccin, economa y esttica. 3.1.-Evaluacin de Cargas y Factores de Cargas Esto se efectuar segn Propuesta del Reglamento de Puentes, Direccin General Caminos y Ferrocarriles Ministerio de Transporte y Comunicaciones, 2002. 3.1.1.-Cargas Permanentes Sern aquellas que actuaran durante toda la vida til de la estructura sin variar significativamente. 3.1.1.1.-Peso Propio y Cargas Muertas Las cargas muertas incluirn el peso de todos los elementos no estructurales, tales como veredas, superficie de rodadura, etc. El peso propio ser estimado en funcin de las dimensiones indicadas en los planos. Considerando los valores medios de los siguientes valores especficos.

Asfalto : 2.20 ton/m3.

Concreto : 2.50 ton/m3.

Acero : 7.85 ton/m3.

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3.1.2.-Cargas Variables 3.1.2.1.-Cargas Vivas de Diseo La carga viva correspondiente a cada va ser la suma de:

Camin de Diseo, Tndem de diseo, tomndose aquello que en cada paso se produzcan los efectos ms desfavorables.

Sobrecarga Distribuida.

3.1.2.2.-Camin de Diseo Las cargas por eje los espaciamientos por eje son los indicados en la figura 11, la distancia entre los dos ejes de 145 KN (14.78 ton.) ser tomada como aquella que, estando entre los lmites de 4.30 m. y 9.00 m; resultan los mayores efectos. Se considerarn los efectos dinmicos para esta sobrecarga. Esto segn Propuesta del Reglamento de Puentes, Direccin General Caminos y Ferrocarriles Ministerio de Transporte y Comunicaciones, 2002.

3 5 K N 1 4 5 K N 1 4 5 K N

0 .6 0 m . G e n e r a l0 .3 0 m . B o r d e d e L o s a

Figura 3.1 Caractersticas del Camin de Diseo - Reglamento Nacional de Puentes

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3.1.2.3.-Tndem de Diseo El tndem de diseo constituir en un conjunto de dos ejes, cada uno con una carga de 110 KN (11.20 ton), espaciadas a 1.20 m. Se considerarn los efectos dinmicos para esta sobrecarga. 3.1.2.4.-Sobrecarga Distribuida Se considerar una sobrecarga de 9.30 KN/m (970 Kg/m), uniformemente distribuida en direccin longitudinal sobre aquellas porciones del puente en las que produzcan un efecto desfavorable. Se supondr que esta sobrecarga se distribuye uniformemente sobre un ancho de 3.00 m. en direccin transversal. Esta sobrecarga se aplicara tambin sobre aquellas zonas donde se ubique el camin o tndem de diseo. No se considerarn efectos dinmicos para esta sobrecarga. 3.1.3.-Efectos Dinmicos Las cargas vivas correspondientes al camin o al tndem de diseo se incrementan en los porcentajes indicados en la Tabla 2.4.3.3-1 (Reglamento Nacional de Puentes) para tener en cuenta los efectos de amplificacin dinmica y de impacto.

TABLA 2.4.3.3-1 .INCREMENTO DE LA CARGA VIVA POR EFECTOS DINMICOS

Componente Porcentaje

Elemento de unin en el tablero (para todos los estados lmites) 75 % Para otros Elementos

Estado lmite de fatiga y fractura 15% Otros estados lmite 33%

Nota : se tomar el valor de 33%.

Este incremento no se incluir en el computo de las fuerzas centrfugas o en el computo de las fuerzas de frenado. 3.1.4.-Fuerza Centrfuga En este tipo de puente de planta curva se considerarn fuerzas radiales horizontales iguales a los pesos de cada eje del camin o del tndem de diseo multiplicados por:

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C = 0.0105 x V2/ R

Donde : V = velocidad de diseo en Km/h (50 Km/h) R = radio de la curva en metros ( 142.2 m) Las fuerzas centrfugas se supondrn aplicadas a 1.80 m por encima de la superficie de rodadura. No se incluirn los efectos dinmicos. Resultando C = 0.185 (18.5 %) 3.1.5.-Fuerzas de Frenado y de Aceleracin

Las fuerzas de frenado y de aceleracin supondrn iguales a 25% de las cargas verticales de cada uno de los ejes de los camiones o tndems de diseo correspondientes a las vas con el mismo sentido de trfico.

Se supondr que las fuerzas de frenado y de aceleracin actan horizontalmente, en direccin longitudinal, estando aplicadas a 1.8 m sobre el nivel de la losa del tablero.

Los efectos de la fuerza centrfuga y fuerzas de frenado y de aceleracin sern

aplicadas en la infraestructura, considerando los diferentes estados de cargas para las diferentes posiciones de los vehculos de diseo. Esto se ase con la finalidad de obtener los valores ms desfavorables para la estructura, debido a que no se podrn colocar en la superestructura debido a que encontraremos concentraciones de esfuerzos en punto indistintos a la aplicacin de estas cargas. Dichas fuerzas sern aplicadas con sus respectivos momentos producidos por la transferencia de carga producida.

3.1.6.-Sobrecarga en Veredas Las veredas y los elementos que las soportan debern disearse para una sobrecarga de 3.5 KN/m2 (360 Kg/m2) actuante en los tramos que resulten desfavorables en cada caso y simultneamente con las cargas vivas debidas al peso de los vehculos. 3.1.7.-Variaciones de Temperatura En ausencia de informacin ms precisa, los rangos de temperatura sern los indicados en la Tabla 2.4.3.9.1 (Reglamento de Puentes)

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TABLA 2.4.3.9.1 RANGOS DE TEMPERATURA (C)

Material Costa Sierra Selva

Concreto armado o preesforzado 10 a 40C -10 a +35C 10 a 50C Acero 5 a 50C -20 a +50C 10 a 60C Madera 10 a 40C -10 a +35C 10 a 50C

La temperatura de referencia ser la temperatura ambiente promedio durante las 48 horas antes del vaciado del concreto o antes de la colocacin de aquellos elementos que determinan la hiperestaticidad de la estructura. En superestructuras de concreto o de cero con tablero de concreto, se supondr un gradiente de temperatura, adicional a los cambios de temperatura especificados en 2.4.3.9.1. Las diferencias de temperaturas T1 y T2 correspondern a los valores positivos dados en la Tabla 2.4.3.9.2 a valores negativos obtenidos multiplicando aquellos de Tabla por 0.5.

TABLA 2.4.3.9.2 TEMPERATURA QUE DEFINEN LOS GRADIENTES (C)

Regin Sin Asfalto 5 cm. Asfalto 10 cm. Asfalto T1 T2 T1 T2 T1 T2 Costa 40 15 35 15 30 15 Sierra 40 5 35 5 30 5 Selva 50 20 45 20 40 20

Para el rango de temperatura ser tomado el valor de 45C, y un gradiente de temperatura de T1-T2= 25C. 3.1.8.-Cargas de Viento Las presiones originadas por el viento se supondrn proporcionales a la velocidad del viento al cuadrado. Para puentes con una altura de 10m o menos, medida desde el nivel del agua o la parte ms baja del terreno, se supondr que la velocidad del viento es constante.

Vz = CV10Ln(Z

) V10 Z0

Donde: Vz : velocidad del viento (Km/h) a la altura Z. V10 : velocidad de referencia correspondiente a Z = 10m. Z : altura por encima del nivel del terreno o del agua (m).

C, Z0 : constantes dadas en la Tabla 2.4.3.10.1 (Reglamento de Puentes).

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TABLA 2.4.3.10.1

VALORES DE LAS CONSTANTES C, Z0

Condicin Pueblos Abiertos Suburbano Ciudad C (Km/h) 0.330 0.380 0.485 Z0 (m) 0.070 0.300 0.800

Para: V10 : 55 Km/h. Z : 5.5 m.

C : 0.485 Z0 : 0.800

Vz = 112.85 Km/h.

La presin del viento ser calculada mediante la expresin:

P = Pb(VZ

) 2 100

Donde: P : presin del viento (KN/m2). Vz : Velocidad del viento (Km/h) a la altura Z.

Pb : presin bsica correspondiente a una velocidad de 100 Km/h, dada en la Tabla 2.4.3.10.2 (KN/m2)-Reglamento de Puentes.

TABLA 2.4.3.10.2 PRESIONES BSICAS CORRESPONDIENTES A UNA VELOCIDAD DE 100 KM/H

Componente Estructural Presin por Barlovento (KN/m2) Presin por Sotavento

(KN/m2) Armaduras, columnas y arcos 1.5 0.75

Vigas 1.5 NA Superficies de pisos largos 1.2 NA

Para: Vz : 112.85 Km/h Pb : 1.5 KN/m2 (en vigas) P = 1.7 KN/m2 (172.3 Kg/m2)

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Solo se tomarn los valores de presin por barlovento, por considerar la norma despreciable la de sotavento para este tipo de estructura. 3.2.-Efectos de Sismo La disposicin de esta seccin es aplicable a puentes de este tipo, cuya estructura es compuesta por losa y viga cajn. En ningn caso se utilizarn fuerzas ssmicas menores que las indicadas en los acpites siguientes. No se requerir considerar acciones de sismo sobre alcantarillas y otras estructuras totalmente enterradas. Se supondrn que las acciones ssmicas horizontales actan en cualquier direccin. Cuando slo se realice el anlisis en dos direcciones ortogonales, los efectos mximos en cada elemento sern estimados como la suma de los valores absolutos obtenido para el 100% de la fuerza ssmica en una direccin y 30% de la fuerza ssmica en direccin perpendicular. Fuerza de sismo en la direccin X-X: .Tn56.48Fy.Tn88.161Fx =>

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Cargas Transitorias

BR : fuerza de frenado vehicular. CE : fuerza centrfuga vehicular. EQ : sismo. IM : impacto. LL : carga viva vehicular. LS : carga viva superficial. PL : carga viva de peatones. TG : gradiente de temperatura. TU : temperatura uniforme. WS : efecto del viento sobre la estructura.

3.3.2.-Factores de Carga y Combinaciones La carga total factorizada ser calculada como:

Q = n i qi (1)

Donde: n : modificador de carga equivalente a 1 en este caso. qi : carga especificada en esta seccin. i : factores de carga especificados en las Tablas 1 y2. Los componentes y las conexiones de un puente satisfaceran la ecuacin la ecuacin (1) para las combinaciones aplicables de los efectos de la fuerza extrema factorizada como se especifica en los estados lmites siguientes:

RESISTENCIA I: combinaci