TRABAJO DE PUENTES

Resumen del capitulo 1 al capitulo 6 de la AASHTO 2007

SECCIOacuteN 1 (SI) - INTRODUCCIOacuteNINTRODUCCIOacuteN

CAMPO DE APLICACIOacuteN DE LAS ESPECIFICACIONES

La intencioacuten de los requisitos de estas Especificaciones es que sean aplicados al disentildeo evaluacioacuten y rehabilitacioacuten de puentes carreteros tanto fijos como moacuteviles Sin embargo los aspectos mecaacutenicos eleacutectricos y aspectos especiales relacionados con la seguridad de los vehiacuteculos y peatones no estaacuten cubiertos No se incluyen requisitos para puentes exclusivamente ferroviarios ni para puentes usados exclusivamente para el tendido de servicios puacuteblicos Los requisitos de estas Especificaciones se pueden aplicar a los puentes que no estaacuten no totalmente cubiertos por este documento cuidando de incluir criterios de disentildeo adicionales cuando sea necesario

No es la intencioacuten de estas Especificaciones reemplazar la capacitacioacuten y el criterio profesional del Disentildeador soacutelo establecen requisitos miacutenimos necesarios para velar por la seguridad puacuteblica El Propietario o el Disentildeador pueden requerir que la sofisticacioacuten del disentildeo o la calidad de los materiales y la construccioacuten sean maacutes elevadas que lo establecido por los requisitos miacutenimos

Se enfatizan los conceptos de seguridad por medio de la redundancia y ductilidad y de proteccioacuten contra la socavacioacuten y las colisiones

Los teacuterminos debe o deberaacute denotan requisitos necesarios para satisfacer estas Especificaciones

El teacutermino deberiacutea indica una fuerte preferencia por un criterio dado

El teacutermino puede indica un criterio que es utilizable pero que tambieacuten es posible utilizar otros criterios locales adecuadamente documentados verificados y aprobados de manera consistente con el enfoque del Meacutetodo de Disentildeo por Factores de Carga y Resistencia para puentes

FILOSOFIacuteA DE DISENtildeO

Requisitos generales

Los puentes se deben disentildear considerando los estados liacutemites especificados a fin de lograr los objetivos de construibilidad seguridad y serviciabilidad considerando debidamente los aspectos relacionados con la inspeccionabilidad economiacutea y esteacutetica seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 25

Independientemente del tipo de anaacutelisis utilizado la Ecuacioacuten 1321-1 se deberaacute satisfacer para todas las solicitaciones y combinaciones de de solicitaciones especificadas

Estados Liacutemites

A menos que se especifique lo contrario cada uno de los elementos y conexiones debe satisfacer la Ecuacioacuten 1 para cada uno de los estados liacutemites Para los estados liacutemites de servicio y correspondientes a eventos extremos los factores de resistencia se deben tomar igual a 10 excepto para bulones a los cuales se aplican los requisitos del Artiacuteculo 655 y para columnas de hormigoacuten en Zonas Siacutesmicas 3 y 4 a las cuales se aplican los requisitos del Artiacuteculo

5101141b Todos los estados liacutemites se deben

considerar de igual importancia

donde

γi = factor de carga multiplicador de base estadiacutestica que se aplica a las solicitaciones

φ= factor de resistencia multiplicador de base estadiacutestica que se aplica a la resistencia nominal seguacuten lo especificado en las Secciones 5 6 7 8 10 11 y 12

ηi = actor de modificacioacuten de las cargas factor relacionado con la ductilidad redundancia e importancia operativa

ηD = factor relacionado con la ductilidad seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 133

ηR = factor relacionado con la redundancia seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 134

ηI = factor relacionado con la importancia operativa seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 135

Qi = solicitacioacuten

Rn = resistencia nominal

Rr = resistencia mayorada φRn

Estado Liacutemite de Servicio

El estado liacutemite de servicio se debe considerar como restricciones impuestas a las tensiones deformaciones y anchos de fisura bajo condiciones de servicio regular

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

La intencioacuten del estado liacutemite de fatiga es limitar el crecimiento de las fisuras bajo cargas repetitivas a fin de impedir la fractura durante el periacuteodo de disentildeo del puente

Estado Liacutemite de Resistencia

Se debe considerar el estado liacutemite de resistencia para garantizar que se provee resistencia y estabilidad tanto local como global para resistir las combinaciones de cargas estadiacutesticamente significativas especificadas que se anticipa que el puente experimentaraacute durante su periacuteodo de disentildeo

Estados Liacutemites correspondientes a Eventos Extremos

Se considera que los estados liacutemites extremos son ocurrencias uacutenicas cuyo periacuteodo de recurrencia puede ser significativamente mayor que el periacuteodo de disentildeo del puente

Ductilidad

El sistema estructural de un puente se debe dimensionar y detallar de manera de asegurar el desarrollo de deformaciones inelaacutesticas significativas y visibles en los estados liacutemites de resistencia y correspondientes a eventos extremos antes de la falla

Se puede asumir que los requisitos de ductilidad se satisfacen para una estructura de hormigoacuten en la cual la resistencia de una conexioacuten es mayor o igual que 13 veces la maacutexima solicitacioacuten impuesta a la conexioacuten por la accioacuten inelaacutestica de los elementos adyacentes

Los dispositivos disipadores de energiacutea se pueden aceptar como medios para proveer ductilidad

Para el estado liacutemite de resistencia

ηD ge 105 para elementos y conexiones no duacutectiles

ηD = 100 para disentildeos y detalles convencionales que cumplen con estas Especificaciones

ηD ge 095 para elementos y conexiones para los cuales se han especificado medidas adicionales para mejorar la ductilidad maacutes allaacute de lo requerido por estas Especificaciones

Para todos los demaacutes estados liacutemites

ηD = 100

ImportanciaOperativa

Este artiacuteculo se debe aplicar exclusivamente a los estados liacutemites de resistencia y correspondientes a eventos extremos

El Propietario puede declarar que un puente o cualquier conexioacuten o elemento del mismo es de importancia operativa

Para el estado liacutemite de resistencia

ηI ge 105 para puentes importantes

ηI = 100 para puentes tiacutepicos

ηI ge 095 para puentes de relativamente poca importancia

Para todos los demaacutes estados liacutemites

ηI = 100

SECCIOacuteN 2 (SI) - DISENtildeO GENERAL Y CARACTERIacuteSTICAS DE UBICACIOacuteN

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Se proporcionan requisitos miacutenimos sobre luces libres proteccioacuten ambiental esteacutetica estudios geoloacutegicos economiacutea transitabilidad durabilidad construibilidad inspeccionabilidad y mantenimiento Se hace referencia a requisitos miacutenimos para seguridad del traacutefico

Se incluyen requisitos miacutenimos para las instalaciones de drenaje y medidas de autoproteccioacuten contra el agua el hielo y las sales transportadas por el aguaReconociendo que numerosas fallas en puentes han sido provocadas por la socavacioacuten se analizan en detalle los aspectos hidroloacutegicos e hidraacuteulicos

CARACTERIacuteSTICAS DE UBICACIOacuteN

Ubicacioacuten

La eleccioacuten de la ubicacioacuten de los puentes se deberaacute justificar mediante el anaacutelisis de alternativas considerando aspectos econoacutemicos teacutecnicos sociales y ambientales como asiacute tambieacuten los costos de mantenimiento e inspeccioacuten asociados con las estructuras y con la importancia relativa de los aspectos antes mencionados

Seguacuten los riesgos involucrados se deberaacute cuidar de elegir ubicaciones favorables para los puentes es decir ubicaciones que

bull Se ajusten a las condiciones creadas por el obstaacuteculo a cruzar

bull Faciliten un disentildeo construccioacuten operacioacuten inspeccioacuten y mantenimiento praacutecticos y efectivos desde el punto de vista de los costos

bull Satisfagan los niveles de servicio y seguridad de traacutefico deseados y

bull Minimicen los impactos adversos de la carretera

Cruces sobre Cursos de Agua y Zonas de Inundacioacuten

Los cruces sobre cursos de agua se deben ubicar considerando los costos del capital inicial requerido para la construccioacuten y la optimizacioacuten de los costos totales incluyendo las obras de correccioacuten del cauce y las medidas de mantenimiento necesarias para reducir la erosioacuten Los estudios de las posibles ubicaciones alternativas del cruce deben incluir la evaluacioacuten de

bull Las caracteriacutesticas hidroloacutegicas e hidraacuteulicas del curso de agua y su zona de inundacioacuten incluyendo la estabilidad del cauce historial de inundaciones y en cruces estuarinos rangos y ciclos de las mareas

bull Los efectos del puente propuesto sobre los patrones de flujo de las inundaciones y el potencial de socavacioacuten resultante en las fundaciones del puente

bull El potencial de crear nuevos riesgos de inundacioacuten o aumentar los riesgos de inundacioacuten existentes y

bull Los impactos ambientales sobre el curso de agua y su zona de inundacioacuten

Los puentes y sus accesos en las zonas de inundacioacuten se deberiacutean ubicar y disentildear considerando las metas y objetivos del manejo de la zona de inundacioacuten incluyendo

Prevenir el uso y desarrollo no econoacutemico riesgoso o incompatible de las zonas de inundacioacuten

Evitar invasiones transversales y longitudinales significativas siempre que sea posible

Minimizar los impactos adversos de la carretera y mitigar los impactos inevitables siempre que sea posible

Lograr consistencia con la intencioacuten de las normas y los criterios del Programa Nacional de Seguro contra las Inundaciones siempre que corresponda

Agradacioacuten o degradacioacuten a largo plazo y

Compromisos asumidos para obtener las correspondientes autorizaciones ambientales

Disposicioacuten del Predio del Puente

La ubicacioacuten y alineacioacuten del puente se deberiacutean seleccionar de manera de satisfacer los requisitos de traacutefico tanto sobre el puente como debajo del mismo Se deberiacutean considerar posibles variaciones futuras de la alineacioacuten o el ancho del curso de agua la carretera o las viacuteas feacuterreas cruzadas por el puente Cuando corresponda se deberiacutea considerar la futura adicioacuten de instalaciones de traacutensito masivo o el ensanchamiento del puente

Seguridad del Traacutefico

La intencioacuten de proveer barreras estructuralmente independientes es impedir la transmisioacuten de solicitaciones desde la barrera a la estructura a proteger

Luces Verticales para el Traacutensito Vial

La luz miacutenima especificada deberiacutea incluir 150 mm para posibles sobrecapas a colocar en el futuro Si el Propietario no contempla la futura colocacioacuten de sobrecapas este

requisito se puede anular

Luces Horizontales para el Traacutensito Vial

El ancho utilizable de las banquinas generalmente se deberiacutea tomar como el ancho pavimentado

La intencioacuten de las distancias miacutenimas especificadas entre el borde de los carriles de circulacioacuten y un objeto fijo es impedir la colisioacuten contra vehiacuteculos ligeramente descarrilados y aquellos que transportan cargas anchas

Cruces Ferroviarios

Las estructuras disentildeadas para cruzar sobre viacuteas ferroviarias deben satisfacer las normas establecidas y habitualmente empleadas por la empresa ferroviaria afectada Estas estructuras de cruce deben satisfacer las leyes federales estatales del condado y municipales aplicables

Se llama la atencioacuten del lector particularmente a los siguientes capiacutetulos del Manual for Railway Engineering (AREMA2003)

bull Capiacutetulo 7 ndash Estructuras de madera

bull Capiacutetulo 8 ndash Estructuras de Hormigoacuten y Fundaciones

bull Capiacutetulo 9 ndash Cruces Carretero-Ferroviarios

bull Capiacutetulo 15 ndash Estructuras de Acero y

bull Capiacutetulo 18 ndash Luces Libres

Los requisitos de las empresas ferroviarias afectadas y el Manual de AREMA se deberiacutean utilizar para determinar

bull Luces libres

bull Cargas

bull Proteccioacuten de pilas

bull Impermeabilizacioacuten y

bull Proteccioacuten contra explosiones

Ambiente

La geomorfologiacutea de un curso de agua por ejemplo de un curso fluvial es un estudio de la estructura y formacioacuten de las caracteriacutesticas de la tierra que se dan como resultado de las fuerzas del agua Para los propoacutesitos de esta seccioacuten esto implica la evaluacioacuten del potencial de agradacioacuten degradacioacuten o migracioacuten lateral del curso de agua

INVESTIGACIOacuteN DE LAS FUNDACIONES

Se debe llevar a cabo un estudio sub-superficial que incluya perforaciones y ensayos del suelo de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 104 a fin de obtener informacioacuten pertinente y suficiente para el disentildeo de las unidades de la subestructura En los estudios econoacutemicos y esteacuteticos realizados para determinar la ubicacioacuten y el tipo de puente se deberiacutean considerar el tipo y el costo de las fundaciones

Estudios Topograacuteficos

Se debe establecer la topografiacutea actual del sitio de emplazamiento del puente mediante mapas de curvas de nivel y fotografiacuteas Estos estudios deben incluir los antecedentes del predio en teacuterminos de los movimientos de masas de suelo erosioacuten de suelos y rocas y serpenteo de los cursos de agua

OBJETIVOS DE DISENtildeO

o Seguridad

En estas Especificaciones se incluyen requisitos miacutenimos para asegurar la seguridad estructural de los puentes en cuanto medios de transporte La filosofiacutea para

o Durabilidad

La intencioacuten de este artiacuteculo es reconocer la importancia de la corrosioacuten y el deterioro de los materiales estructurales para el comportamiento a largo plazo de un puente El Artiacuteculo 512 contiene otros requisitos referidos a la durabilidad

Aparte del deterioro del propio tablero de hormigoacuten el problema de mantenimiento maacutes frecuente en los puentes es la desintegracioacuten de los extremos de las vigas apoyos pedestales pilas y estribos provocada por la filtracioacuten de las sales transportadas por el agua a traveacutes de las uniones del tablero

o Inspeccionabilidad

El documento Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges exige escotillas de acceso de un tamantildeo miacutenimo de 750 mm x 1200 mm aberturas de mayor tamantildeo en los diafragmas interiores y ventilacioacuten mediante drenes o venteos protegidos con rejillas a intervalos no mayores de 15000 mm Estas recomendaciones se deberiacutean utilizar para los puentes disentildeados conforme con estas Especificaciones

o Mantenimiento

Se debe tener en cuenta la continuidad del traacutefico durante las operaciones de reemplazo ya sea realizando los reemplazos por etapas correspondientes a anchos parciales o bien utilizando una estructura paralela adyacente

o Transitabilidad

El tablero del puente se debe disentildear de manera que permita el movimiento suave del traacutefico En los caminos pavimentados se deberiacutea disponer una losa estructural de transicioacuten entre el acceso y el estribo del puente En los planos o en las especificaciones o requisitos especiales se deben indicar las tolerancias constructivas con respecto al perfil del tablero terminado

o Instalaciones para Servicios Puacuteblicos

Cuando resulte necesario se deberaacuten tomar recaudos para soportar y permitir el mantenimiento de las cantildeeriacuteas cables y demaacutes componentes de los servicios puacuteblicos

o Deformaciones

Los puentes se deberiacutean disentildear de manera de evitar los efectos estructurales o psicoloacutegicos indeseados que provocan las deformaciones A pesar de que salvo en el caso de los tableros de placas ortoacutetropas las limitaciones referidas a deflexiones y profundidad son optativas cualquier desviacioacuten importante de las praacutecticas relacionadas con la esbeltez y las deflexiones que en el pasado resultaron exitosas deberiacutea provocar la revisioacuten del disentildeo para determinar que el puente se comportaraacute satisfactoriamenteSi se emplean anaacutelisis dinaacutemicos eacutestos deben cumplir con los principios y requisitos del Artiacuteculo 47

En ausencia de otros criterios para las construcciones de acero aluminio yu hormigoacuten se pueden considerar los siguientes liacutemites de deflexioacuten

Carga vehicular general Longitud800 Cargas vehiculares yo peatonales Longitud1000 Carga vehicular sobre voladizos Longitud300 y Cargas vehiculares yo peatonales sobre

voladizos Longitud375

SECCIOacuteN 3 (SI) - CARGAS Y FACTORES DE CARGA

CARGAS Y FACTORES DE CARGA

Ademaacutes de las cargas tradicionales esta seccioacuten incluye las solicitaciones provocadas por colisiones sismos y asentamiento y distorsioacuten de la estructura

Las colisiones de vehiacuteculos y embarcaciones los sismos y la inestabilidad aeroelaacutestica desarrollan solicitaciones que dependen de la respuesta estructural Por lo tanto estas solicitaciones no se pueden determinar sin anaacutelisis yo ensayos

Simbologiacutea General

A = seccioacuten en planta de un teacutempano de hielo (mm2) coeficiente de aceleracioacuten siacutesmica profundidad del gradiente de temperatura (mm) (C3923) (3102) (3123)

AF = frecuencia anual de colapso de un elemento del puente (nuacutemeroAntildeo) (C3144)

a = longitud de desaceleracioacuten uniforme en frenado (mm) distancia truncada (mm)

aB = longitud media de dantildeo de proa (mm) (C364) (C395) (C3149)

as = longitud de dantildeo de proa de una barcaza de compuerta normalizada (mm) (31411)

B = longitud de dantildeo de proa de un buque (mm) (3149)

Be = ancho de excavacioacuten (mm) (311572b)

BM = manga (ancho) de una barcaza remolcadores de barcaza y barcos (mm) (C31451)

BP = ancho de un estribo de puente (mm) (31453)

BR = fuerza de frenado vehicular tasa baacutesica de desviacioacuten de una embarcacioacuten (332) (314523)

b = coeficiente de fuerza de frenado ancho de un elemento discreto de un muro vertical (mm) (C364) (31156)

bf = ancho de la carga aplicada o de una zapata (mm) (31163)

C = coeficiente para calcular fuerzas centriacutefugas constante para condiciones del terreno relacionada con la exposicioacuten al viento (363) (C3811)

Ca = coeficiente para la fuerza debida a la trituracioacuten del hielo (3922)

CD = coeficiente de arrastre (s2 Nm4) (3731)

CH = coeficiente de masa hidrodinaacutemica (3147)

CL = coeficiente de arrastre lateral (C3731)

Cn = coeficiente para inclinacioacuten del borde de ataque para calcular Fb (3922)

Csm = coeficiente de respuesta elaacutestica siacutesmica para el modo de vibracioacuten m (3101)

Csm = cohesioacuten del suelo (MPa) (31154)

cf = distancia entre la parte posterior de la cara de un muro y el frente de una carga aplicada o zapata (mm) (31163)

D = profundidad de empotramiento para muros permanente tipo pantalla formados por elementos verticales discretos (mm) (31156)

DB = profundidad de proa (mm) (C31451)

DE = profundidad miacutenima de la cubierta de suelo (mm) (3622)

Do = profundidad de empotramiento calculada para proporcionar equilibrio para pantallas con elementos verticales continuos por el meacutetodo simplificado (mm) (31156)

DWT = tamantildeo de una embarcacioacuten en base a su tonelaje de peso muerto (Mg) (C3141)

D1 = ancho efectivo de la carga aplicada a cualquier profundidad (mm) (31163)

d = profundidad de la potencial superficie de falla debajo de la base de la excavacioacuten (mm) distancia horizontal entre la parte posterior de la cara de un muro y la liacutenea de centro de una carga aplicada (mm) (311572b) (31163)

Factores de Carga y combinaciones de carga

Los antecedentes de los factores de carga aquiacute especificados se desarrollan en el trabajo de Nowak (1992) junto con los factores de resistencia especificados en otras secciones de estas Especificaciones

La solicitacioacuten mayorada total se tomaraacute como

Q=sumηiγiQi (341-1)

donde

ηi = modificador de las cargas especificado en el Artiacuteculo 132

Qi = solicitaciones de las cargas aquiacute especificadasγi = factores de carga especificados en las Tablas 1 y 2

Los componentes y conexiones de un puente deberaacuten satisfacer la Ecuacioacuten 1321-1 para las combinaciones aplicables de solicitaciones extremas mayoradas seguacuten se especifica para cada uno de los siguientes estados liacutemites

bull RESISTENCIA I ndash Combinacioacuten de cargas baacutesica que representa el uso vehicular normal del puente sin viento

bull RESISTENCIA II ndash Combinacioacuten de cargas que representa el uso del puente por parte de vehiacuteculos de disentildeo especiales especificados por el Propietario vehiacuteculos de circulacioacuten restringida o ambos sin viento

bull RESISTENCIA III ndash Combinacioacuten de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 kmh

bull RESISTENCIA IV ndash Combinacioacuten de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas

Los factores de carga para gradiente de temperatura γTG y asentamiento γSE se deberiacutean adoptar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto Si no hay informacioacuten especiacutefica del proyecto que indique lo contrario γTG se puede tomar como

bull 00 en los estados liacutemites de resistencia y evento extremo

bull 10 en el estado liacutemite de servicio cuando no se considera la sobrecarga y

bull 050 en el estado liacutemite de servicio cuando se considera la sobrecarga

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute investigar la siguiente combinacioacuten en el estado liacutemite de servicio

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (341-2)

El factor de carga para sobrecarga en la combinacioacuten correspondiente a Evento Extremo I γEQ se deberaacute determinar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Independientemente del tipo de anaacutelisis utilizado la Ecuacioacuten 1321-1 se deberaacute satisfacer para todas las solicitaciones y combinaciones de de solicitaciones especificadas

Estados Liacutemites

A menos que se especifique lo contrario cada uno de los elementos y conexiones debe satisfacer la Ecuacioacuten 1 para cada uno de los estados liacutemites Para los estados liacutemites de servicio y correspondientes a eventos extremos los factores de resistencia se deben tomar igual a 10 excepto para bulones a los cuales se aplican los requisitos del Artiacuteculo 655 y para columnas de hormigoacuten en Zonas Siacutesmicas 3 y 4 a las cuales se aplican los requisitos del Artiacuteculo

5101141b Todos los estados liacutemites se deben

considerar de igual importancia

donde

γi = factor de carga multiplicador de base estadiacutestica que se aplica a las solicitaciones

φ= factor de resistencia multiplicador de base estadiacutestica que se aplica a la resistencia nominal seguacuten lo especificado en las Secciones 5 6 7 8 10 11 y 12

ηi = actor de modificacioacuten de las cargas factor relacionado con la ductilidad redundancia e importancia operativa

ηD = factor relacionado con la ductilidad seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 133

ηR = factor relacionado con la redundancia seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 134

ηI = factor relacionado con la importancia operativa seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 135

Qi = solicitacioacuten

Rn = resistencia nominal

Rr = resistencia mayorada φRn

Estado Liacutemite de Servicio

El estado liacutemite de servicio se debe considerar como restricciones impuestas a las tensiones deformaciones y anchos de fisura bajo condiciones de servicio regular

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

La intencioacuten del estado liacutemite de fatiga es limitar el crecimiento de las fisuras bajo cargas repetitivas a fin de impedir la fractura durante el periacuteodo de disentildeo del puente

Estado Liacutemite de Resistencia

Se debe considerar el estado liacutemite de resistencia para garantizar que se provee resistencia y estabilidad tanto local como global para resistir las combinaciones de cargas estadiacutesticamente significativas especificadas que se anticipa que el puente experimentaraacute durante su periacuteodo de disentildeo

Estados Liacutemites correspondientes a Eventos Extremos

Se considera que los estados liacutemites extremos son ocurrencias uacutenicas cuyo periacuteodo de recurrencia puede ser significativamente mayor que el periacuteodo de disentildeo del puente

Ductilidad

El sistema estructural de un puente se debe dimensionar y detallar de manera de asegurar el desarrollo de deformaciones inelaacutesticas significativas y visibles en los estados liacutemites de resistencia y correspondientes a eventos extremos antes de la falla

Se puede asumir que los requisitos de ductilidad se satisfacen para una estructura de hormigoacuten en la cual la resistencia de una conexioacuten es mayor o igual que 13 veces la maacutexima solicitacioacuten impuesta a la conexioacuten por la accioacuten inelaacutestica de los elementos adyacentes

Los dispositivos disipadores de energiacutea se pueden aceptar como medios para proveer ductilidad

Para el estado liacutemite de resistencia

ηD ge 105 para elementos y conexiones no duacutectiles

ηD = 100 para disentildeos y detalles convencionales que cumplen con estas Especificaciones

ηD ge 095 para elementos y conexiones para los cuales se han especificado medidas adicionales para mejorar la ductilidad maacutes allaacute de lo requerido por estas Especificaciones

Para todos los demaacutes estados liacutemites

ηD = 100

ImportanciaOperativa

Este artiacuteculo se debe aplicar exclusivamente a los estados liacutemites de resistencia y correspondientes a eventos extremos

El Propietario puede declarar que un puente o cualquier conexioacuten o elemento del mismo es de importancia operativa

Para el estado liacutemite de resistencia

ηI ge 105 para puentes importantes

ηI = 100 para puentes tiacutepicos

ηI ge 095 para puentes de relativamente poca importancia

Para todos los demaacutes estados liacutemites

ηI = 100

SECCIOacuteN 2 (SI) - DISENtildeO GENERAL Y CARACTERIacuteSTICAS DE UBICACIOacuteN

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Se proporcionan requisitos miacutenimos sobre luces libres proteccioacuten ambiental esteacutetica estudios geoloacutegicos economiacutea transitabilidad durabilidad construibilidad inspeccionabilidad y mantenimiento Se hace referencia a requisitos miacutenimos para seguridad del traacutefico

Se incluyen requisitos miacutenimos para las instalaciones de drenaje y medidas de autoproteccioacuten contra el agua el hielo y las sales transportadas por el aguaReconociendo que numerosas fallas en puentes han sido provocadas por la socavacioacuten se analizan en detalle los aspectos hidroloacutegicos e hidraacuteulicos

CARACTERIacuteSTICAS DE UBICACIOacuteN

Ubicacioacuten

La eleccioacuten de la ubicacioacuten de los puentes se deberaacute justificar mediante el anaacutelisis de alternativas considerando aspectos econoacutemicos teacutecnicos sociales y ambientales como asiacute tambieacuten los costos de mantenimiento e inspeccioacuten asociados con las estructuras y con la importancia relativa de los aspectos antes mencionados

Seguacuten los riesgos involucrados se deberaacute cuidar de elegir ubicaciones favorables para los puentes es decir ubicaciones que

bull Se ajusten a las condiciones creadas por el obstaacuteculo a cruzar

bull Faciliten un disentildeo construccioacuten operacioacuten inspeccioacuten y mantenimiento praacutecticos y efectivos desde el punto de vista de los costos

bull Satisfagan los niveles de servicio y seguridad de traacutefico deseados y

bull Minimicen los impactos adversos de la carretera

Cruces sobre Cursos de Agua y Zonas de Inundacioacuten

Los cruces sobre cursos de agua se deben ubicar considerando los costos del capital inicial requerido para la construccioacuten y la optimizacioacuten de los costos totales incluyendo las obras de correccioacuten del cauce y las medidas de mantenimiento necesarias para reducir la erosioacuten Los estudios de las posibles ubicaciones alternativas del cruce deben incluir la evaluacioacuten de

bull Las caracteriacutesticas hidroloacutegicas e hidraacuteulicas del curso de agua y su zona de inundacioacuten incluyendo la estabilidad del cauce historial de inundaciones y en cruces estuarinos rangos y ciclos de las mareas

bull Los efectos del puente propuesto sobre los patrones de flujo de las inundaciones y el potencial de socavacioacuten resultante en las fundaciones del puente

bull El potencial de crear nuevos riesgos de inundacioacuten o aumentar los riesgos de inundacioacuten existentes y

bull Los impactos ambientales sobre el curso de agua y su zona de inundacioacuten

Los puentes y sus accesos en las zonas de inundacioacuten se deberiacutean ubicar y disentildear considerando las metas y objetivos del manejo de la zona de inundacioacuten incluyendo

Prevenir el uso y desarrollo no econoacutemico riesgoso o incompatible de las zonas de inundacioacuten

Evitar invasiones transversales y longitudinales significativas siempre que sea posible

Minimizar los impactos adversos de la carretera y mitigar los impactos inevitables siempre que sea posible

Lograr consistencia con la intencioacuten de las normas y los criterios del Programa Nacional de Seguro contra las Inundaciones siempre que corresponda

Agradacioacuten o degradacioacuten a largo plazo y

Compromisos asumidos para obtener las correspondientes autorizaciones ambientales

Disposicioacuten del Predio del Puente

La ubicacioacuten y alineacioacuten del puente se deberiacutean seleccionar de manera de satisfacer los requisitos de traacutefico tanto sobre el puente como debajo del mismo Se deberiacutean considerar posibles variaciones futuras de la alineacioacuten o el ancho del curso de agua la carretera o las viacuteas feacuterreas cruzadas por el puente Cuando corresponda se deberiacutea considerar la futura adicioacuten de instalaciones de traacutensito masivo o el ensanchamiento del puente

Seguridad del Traacutefico

La intencioacuten de proveer barreras estructuralmente independientes es impedir la transmisioacuten de solicitaciones desde la barrera a la estructura a proteger

Luces Verticales para el Traacutensito Vial

La luz miacutenima especificada deberiacutea incluir 150 mm para posibles sobrecapas a colocar en el futuro Si el Propietario no contempla la futura colocacioacuten de sobrecapas este

requisito se puede anular

Luces Horizontales para el Traacutensito Vial

El ancho utilizable de las banquinas generalmente se deberiacutea tomar como el ancho pavimentado

La intencioacuten de las distancias miacutenimas especificadas entre el borde de los carriles de circulacioacuten y un objeto fijo es impedir la colisioacuten contra vehiacuteculos ligeramente descarrilados y aquellos que transportan cargas anchas

Cruces Ferroviarios

Las estructuras disentildeadas para cruzar sobre viacuteas ferroviarias deben satisfacer las normas establecidas y habitualmente empleadas por la empresa ferroviaria afectada Estas estructuras de cruce deben satisfacer las leyes federales estatales del condado y municipales aplicables

Se llama la atencioacuten del lector particularmente a los siguientes capiacutetulos del Manual for Railway Engineering (AREMA2003)

bull Capiacutetulo 7 ndash Estructuras de madera

bull Capiacutetulo 8 ndash Estructuras de Hormigoacuten y Fundaciones

bull Capiacutetulo 9 ndash Cruces Carretero-Ferroviarios

bull Capiacutetulo 15 ndash Estructuras de Acero y

bull Capiacutetulo 18 ndash Luces Libres

Los requisitos de las empresas ferroviarias afectadas y el Manual de AREMA se deberiacutean utilizar para determinar

bull Luces libres

bull Cargas

bull Proteccioacuten de pilas

bull Impermeabilizacioacuten y

bull Proteccioacuten contra explosiones

Ambiente

La geomorfologiacutea de un curso de agua por ejemplo de un curso fluvial es un estudio de la estructura y formacioacuten de las caracteriacutesticas de la tierra que se dan como resultado de las fuerzas del agua Para los propoacutesitos de esta seccioacuten esto implica la evaluacioacuten del potencial de agradacioacuten degradacioacuten o migracioacuten lateral del curso de agua

INVESTIGACIOacuteN DE LAS FUNDACIONES

Se debe llevar a cabo un estudio sub-superficial que incluya perforaciones y ensayos del suelo de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 104 a fin de obtener informacioacuten pertinente y suficiente para el disentildeo de las unidades de la subestructura En los estudios econoacutemicos y esteacuteticos realizados para determinar la ubicacioacuten y el tipo de puente se deberiacutean considerar el tipo y el costo de las fundaciones

Estudios Topograacuteficos

Se debe establecer la topografiacutea actual del sitio de emplazamiento del puente mediante mapas de curvas de nivel y fotografiacuteas Estos estudios deben incluir los antecedentes del predio en teacuterminos de los movimientos de masas de suelo erosioacuten de suelos y rocas y serpenteo de los cursos de agua

OBJETIVOS DE DISENtildeO

o Seguridad

En estas Especificaciones se incluyen requisitos miacutenimos para asegurar la seguridad estructural de los puentes en cuanto medios de transporte La filosofiacutea para

o Durabilidad

La intencioacuten de este artiacuteculo es reconocer la importancia de la corrosioacuten y el deterioro de los materiales estructurales para el comportamiento a largo plazo de un puente El Artiacuteculo 512 contiene otros requisitos referidos a la durabilidad

Aparte del deterioro del propio tablero de hormigoacuten el problema de mantenimiento maacutes frecuente en los puentes es la desintegracioacuten de los extremos de las vigas apoyos pedestales pilas y estribos provocada por la filtracioacuten de las sales transportadas por el agua a traveacutes de las uniones del tablero

o Inspeccionabilidad

El documento Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges exige escotillas de acceso de un tamantildeo miacutenimo de 750 mm x 1200 mm aberturas de mayor tamantildeo en los diafragmas interiores y ventilacioacuten mediante drenes o venteos protegidos con rejillas a intervalos no mayores de 15000 mm Estas recomendaciones se deberiacutean utilizar para los puentes disentildeados conforme con estas Especificaciones

o Mantenimiento

Se debe tener en cuenta la continuidad del traacutefico durante las operaciones de reemplazo ya sea realizando los reemplazos por etapas correspondientes a anchos parciales o bien utilizando una estructura paralela adyacente

o Transitabilidad

El tablero del puente se debe disentildear de manera que permita el movimiento suave del traacutefico En los caminos pavimentados se deberiacutea disponer una losa estructural de transicioacuten entre el acceso y el estribo del puente En los planos o en las especificaciones o requisitos especiales se deben indicar las tolerancias constructivas con respecto al perfil del tablero terminado

o Instalaciones para Servicios Puacuteblicos

Cuando resulte necesario se deberaacuten tomar recaudos para soportar y permitir el mantenimiento de las cantildeeriacuteas cables y demaacutes componentes de los servicios puacuteblicos

o Deformaciones

Los puentes se deberiacutean disentildear de manera de evitar los efectos estructurales o psicoloacutegicos indeseados que provocan las deformaciones A pesar de que salvo en el caso de los tableros de placas ortoacutetropas las limitaciones referidas a deflexiones y profundidad son optativas cualquier desviacioacuten importante de las praacutecticas relacionadas con la esbeltez y las deflexiones que en el pasado resultaron exitosas deberiacutea provocar la revisioacuten del disentildeo para determinar que el puente se comportaraacute satisfactoriamenteSi se emplean anaacutelisis dinaacutemicos eacutestos deben cumplir con los principios y requisitos del Artiacuteculo 47

En ausencia de otros criterios para las construcciones de acero aluminio yu hormigoacuten se pueden considerar los siguientes liacutemites de deflexioacuten

Carga vehicular general Longitud800 Cargas vehiculares yo peatonales Longitud1000 Carga vehicular sobre voladizos Longitud300 y Cargas vehiculares yo peatonales sobre

voladizos Longitud375

SECCIOacuteN 3 (SI) - CARGAS Y FACTORES DE CARGA

CARGAS Y FACTORES DE CARGA

Ademaacutes de las cargas tradicionales esta seccioacuten incluye las solicitaciones provocadas por colisiones sismos y asentamiento y distorsioacuten de la estructura

Las colisiones de vehiacuteculos y embarcaciones los sismos y la inestabilidad aeroelaacutestica desarrollan solicitaciones que dependen de la respuesta estructural Por lo tanto estas solicitaciones no se pueden determinar sin anaacutelisis yo ensayos

Simbologiacutea General

A = seccioacuten en planta de un teacutempano de hielo (mm2) coeficiente de aceleracioacuten siacutesmica profundidad del gradiente de temperatura (mm) (C3923) (3102) (3123)

AF = frecuencia anual de colapso de un elemento del puente (nuacutemeroAntildeo) (C3144)

a = longitud de desaceleracioacuten uniforme en frenado (mm) distancia truncada (mm)

aB = longitud media de dantildeo de proa (mm) (C364) (C395) (C3149)

as = longitud de dantildeo de proa de una barcaza de compuerta normalizada (mm) (31411)

B = longitud de dantildeo de proa de un buque (mm) (3149)

Be = ancho de excavacioacuten (mm) (311572b)

BM = manga (ancho) de una barcaza remolcadores de barcaza y barcos (mm) (C31451)

BP = ancho de un estribo de puente (mm) (31453)

BR = fuerza de frenado vehicular tasa baacutesica de desviacioacuten de una embarcacioacuten (332) (314523)

b = coeficiente de fuerza de frenado ancho de un elemento discreto de un muro vertical (mm) (C364) (31156)

bf = ancho de la carga aplicada o de una zapata (mm) (31163)

C = coeficiente para calcular fuerzas centriacutefugas constante para condiciones del terreno relacionada con la exposicioacuten al viento (363) (C3811)

Ca = coeficiente para la fuerza debida a la trituracioacuten del hielo (3922)

CD = coeficiente de arrastre (s2 Nm4) (3731)

CH = coeficiente de masa hidrodinaacutemica (3147)

CL = coeficiente de arrastre lateral (C3731)

Cn = coeficiente para inclinacioacuten del borde de ataque para calcular Fb (3922)

Csm = coeficiente de respuesta elaacutestica siacutesmica para el modo de vibracioacuten m (3101)

Csm = cohesioacuten del suelo (MPa) (31154)

cf = distancia entre la parte posterior de la cara de un muro y el frente de una carga aplicada o zapata (mm) (31163)

D = profundidad de empotramiento para muros permanente tipo pantalla formados por elementos verticales discretos (mm) (31156)

DB = profundidad de proa (mm) (C31451)

DE = profundidad miacutenima de la cubierta de suelo (mm) (3622)

Do = profundidad de empotramiento calculada para proporcionar equilibrio para pantallas con elementos verticales continuos por el meacutetodo simplificado (mm) (31156)

DWT = tamantildeo de una embarcacioacuten en base a su tonelaje de peso muerto (Mg) (C3141)

D1 = ancho efectivo de la carga aplicada a cualquier profundidad (mm) (31163)

d = profundidad de la potencial superficie de falla debajo de la base de la excavacioacuten (mm) distancia horizontal entre la parte posterior de la cara de un muro y la liacutenea de centro de una carga aplicada (mm) (311572b) (31163)

Factores de Carga y combinaciones de carga

Los antecedentes de los factores de carga aquiacute especificados se desarrollan en el trabajo de Nowak (1992) junto con los factores de resistencia especificados en otras secciones de estas Especificaciones

La solicitacioacuten mayorada total se tomaraacute como

Q=sumηiγiQi (341-1)

donde

ηi = modificador de las cargas especificado en el Artiacuteculo 132

Qi = solicitaciones de las cargas aquiacute especificadasγi = factores de carga especificados en las Tablas 1 y 2

Los componentes y conexiones de un puente deberaacuten satisfacer la Ecuacioacuten 1321-1 para las combinaciones aplicables de solicitaciones extremas mayoradas seguacuten se especifica para cada uno de los siguientes estados liacutemites

bull RESISTENCIA I ndash Combinacioacuten de cargas baacutesica que representa el uso vehicular normal del puente sin viento

bull RESISTENCIA II ndash Combinacioacuten de cargas que representa el uso del puente por parte de vehiacuteculos de disentildeo especiales especificados por el Propietario vehiacuteculos de circulacioacuten restringida o ambos sin viento

bull RESISTENCIA III ndash Combinacioacuten de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 kmh

bull RESISTENCIA IV ndash Combinacioacuten de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas

Los factores de carga para gradiente de temperatura γTG y asentamiento γSE se deberiacutean adoptar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto Si no hay informacioacuten especiacutefica del proyecto que indique lo contrario γTG se puede tomar como

bull 00 en los estados liacutemites de resistencia y evento extremo

bull 10 en el estado liacutemite de servicio cuando no se considera la sobrecarga y

bull 050 en el estado liacutemite de servicio cuando se considera la sobrecarga

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute investigar la siguiente combinacioacuten en el estado liacutemite de servicio

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (341-2)

El factor de carga para sobrecarga en la combinacioacuten correspondiente a Evento Extremo I γEQ se deberaacute determinar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

ηI = factor relacionado con la importancia operativa seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 135

Qi = solicitacioacuten

Rn = resistencia nominal

Rr = resistencia mayorada φRn

Estado Liacutemite de Servicio

El estado liacutemite de servicio se debe considerar como restricciones impuestas a las tensiones deformaciones y anchos de fisura bajo condiciones de servicio regular

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

La intencioacuten del estado liacutemite de fatiga es limitar el crecimiento de las fisuras bajo cargas repetitivas a fin de impedir la fractura durante el periacuteodo de disentildeo del puente

Estado Liacutemite de Resistencia

Se debe considerar el estado liacutemite de resistencia para garantizar que se provee resistencia y estabilidad tanto local como global para resistir las combinaciones de cargas estadiacutesticamente significativas especificadas que se anticipa que el puente experimentaraacute durante su periacuteodo de disentildeo

Estados Liacutemites correspondientes a Eventos Extremos

Se considera que los estados liacutemites extremos son ocurrencias uacutenicas cuyo periacuteodo de recurrencia puede ser significativamente mayor que el periacuteodo de disentildeo del puente

Ductilidad

El sistema estructural de un puente se debe dimensionar y detallar de manera de asegurar el desarrollo de deformaciones inelaacutesticas significativas y visibles en los estados liacutemites de resistencia y correspondientes a eventos extremos antes de la falla

Se puede asumir que los requisitos de ductilidad se satisfacen para una estructura de hormigoacuten en la cual la resistencia de una conexioacuten es mayor o igual que 13 veces la maacutexima solicitacioacuten impuesta a la conexioacuten por la accioacuten inelaacutestica de los elementos adyacentes

Los dispositivos disipadores de energiacutea se pueden aceptar como medios para proveer ductilidad

Para el estado liacutemite de resistencia

ηD ge 105 para elementos y conexiones no duacutectiles

ηD = 100 para disentildeos y detalles convencionales que cumplen con estas Especificaciones

ηD ge 095 para elementos y conexiones para los cuales se han especificado medidas adicionales para mejorar la ductilidad maacutes allaacute de lo requerido por estas Especificaciones

Para todos los demaacutes estados liacutemites

ηD = 100

ImportanciaOperativa

Este artiacuteculo se debe aplicar exclusivamente a los estados liacutemites de resistencia y correspondientes a eventos extremos

El Propietario puede declarar que un puente o cualquier conexioacuten o elemento del mismo es de importancia operativa

Para el estado liacutemite de resistencia

ηI ge 105 para puentes importantes

ηI = 100 para puentes tiacutepicos

ηI ge 095 para puentes de relativamente poca importancia

Para todos los demaacutes estados liacutemites

ηI = 100

SECCIOacuteN 2 (SI) - DISENtildeO GENERAL Y CARACTERIacuteSTICAS DE UBICACIOacuteN

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Se proporcionan requisitos miacutenimos sobre luces libres proteccioacuten ambiental esteacutetica estudios geoloacutegicos economiacutea transitabilidad durabilidad construibilidad inspeccionabilidad y mantenimiento Se hace referencia a requisitos miacutenimos para seguridad del traacutefico

Se incluyen requisitos miacutenimos para las instalaciones de drenaje y medidas de autoproteccioacuten contra el agua el hielo y las sales transportadas por el aguaReconociendo que numerosas fallas en puentes han sido provocadas por la socavacioacuten se analizan en detalle los aspectos hidroloacutegicos e hidraacuteulicos

CARACTERIacuteSTICAS DE UBICACIOacuteN

Ubicacioacuten

La eleccioacuten de la ubicacioacuten de los puentes se deberaacute justificar mediante el anaacutelisis de alternativas considerando aspectos econoacutemicos teacutecnicos sociales y ambientales como asiacute tambieacuten los costos de mantenimiento e inspeccioacuten asociados con las estructuras y con la importancia relativa de los aspectos antes mencionados

Seguacuten los riesgos involucrados se deberaacute cuidar de elegir ubicaciones favorables para los puentes es decir ubicaciones que

bull Se ajusten a las condiciones creadas por el obstaacuteculo a cruzar

bull Faciliten un disentildeo construccioacuten operacioacuten inspeccioacuten y mantenimiento praacutecticos y efectivos desde el punto de vista de los costos

bull Satisfagan los niveles de servicio y seguridad de traacutefico deseados y

bull Minimicen los impactos adversos de la carretera

Cruces sobre Cursos de Agua y Zonas de Inundacioacuten

Los cruces sobre cursos de agua se deben ubicar considerando los costos del capital inicial requerido para la construccioacuten y la optimizacioacuten de los costos totales incluyendo las obras de correccioacuten del cauce y las medidas de mantenimiento necesarias para reducir la erosioacuten Los estudios de las posibles ubicaciones alternativas del cruce deben incluir la evaluacioacuten de

bull Las caracteriacutesticas hidroloacutegicas e hidraacuteulicas del curso de agua y su zona de inundacioacuten incluyendo la estabilidad del cauce historial de inundaciones y en cruces estuarinos rangos y ciclos de las mareas

bull Los efectos del puente propuesto sobre los patrones de flujo de las inundaciones y el potencial de socavacioacuten resultante en las fundaciones del puente

bull El potencial de crear nuevos riesgos de inundacioacuten o aumentar los riesgos de inundacioacuten existentes y

bull Los impactos ambientales sobre el curso de agua y su zona de inundacioacuten

Los puentes y sus accesos en las zonas de inundacioacuten se deberiacutean ubicar y disentildear considerando las metas y objetivos del manejo de la zona de inundacioacuten incluyendo

Prevenir el uso y desarrollo no econoacutemico riesgoso o incompatible de las zonas de inundacioacuten

Evitar invasiones transversales y longitudinales significativas siempre que sea posible

Minimizar los impactos adversos de la carretera y mitigar los impactos inevitables siempre que sea posible

Lograr consistencia con la intencioacuten de las normas y los criterios del Programa Nacional de Seguro contra las Inundaciones siempre que corresponda

Agradacioacuten o degradacioacuten a largo plazo y

Compromisos asumidos para obtener las correspondientes autorizaciones ambientales

Disposicioacuten del Predio del Puente

La ubicacioacuten y alineacioacuten del puente se deberiacutean seleccionar de manera de satisfacer los requisitos de traacutefico tanto sobre el puente como debajo del mismo Se deberiacutean considerar posibles variaciones futuras de la alineacioacuten o el ancho del curso de agua la carretera o las viacuteas feacuterreas cruzadas por el puente Cuando corresponda se deberiacutea considerar la futura adicioacuten de instalaciones de traacutensito masivo o el ensanchamiento del puente

Seguridad del Traacutefico

La intencioacuten de proveer barreras estructuralmente independientes es impedir la transmisioacuten de solicitaciones desde la barrera a la estructura a proteger

Luces Verticales para el Traacutensito Vial

La luz miacutenima especificada deberiacutea incluir 150 mm para posibles sobrecapas a colocar en el futuro Si el Propietario no contempla la futura colocacioacuten de sobrecapas este

requisito se puede anular

Luces Horizontales para el Traacutensito Vial

El ancho utilizable de las banquinas generalmente se deberiacutea tomar como el ancho pavimentado

La intencioacuten de las distancias miacutenimas especificadas entre el borde de los carriles de circulacioacuten y un objeto fijo es impedir la colisioacuten contra vehiacuteculos ligeramente descarrilados y aquellos que transportan cargas anchas

Cruces Ferroviarios

Las estructuras disentildeadas para cruzar sobre viacuteas ferroviarias deben satisfacer las normas establecidas y habitualmente empleadas por la empresa ferroviaria afectada Estas estructuras de cruce deben satisfacer las leyes federales estatales del condado y municipales aplicables

Se llama la atencioacuten del lector particularmente a los siguientes capiacutetulos del Manual for Railway Engineering (AREMA2003)

bull Capiacutetulo 7 ndash Estructuras de madera

bull Capiacutetulo 8 ndash Estructuras de Hormigoacuten y Fundaciones

bull Capiacutetulo 9 ndash Cruces Carretero-Ferroviarios

bull Capiacutetulo 15 ndash Estructuras de Acero y

bull Capiacutetulo 18 ndash Luces Libres

Los requisitos de las empresas ferroviarias afectadas y el Manual de AREMA se deberiacutean utilizar para determinar

bull Luces libres

bull Cargas

bull Proteccioacuten de pilas

bull Impermeabilizacioacuten y

bull Proteccioacuten contra explosiones

Ambiente

La geomorfologiacutea de un curso de agua por ejemplo de un curso fluvial es un estudio de la estructura y formacioacuten de las caracteriacutesticas de la tierra que se dan como resultado de las fuerzas del agua Para los propoacutesitos de esta seccioacuten esto implica la evaluacioacuten del potencial de agradacioacuten degradacioacuten o migracioacuten lateral del curso de agua

INVESTIGACIOacuteN DE LAS FUNDACIONES

Se debe llevar a cabo un estudio sub-superficial que incluya perforaciones y ensayos del suelo de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 104 a fin de obtener informacioacuten pertinente y suficiente para el disentildeo de las unidades de la subestructura En los estudios econoacutemicos y esteacuteticos realizados para determinar la ubicacioacuten y el tipo de puente se deberiacutean considerar el tipo y el costo de las fundaciones

Estudios Topograacuteficos

Se debe establecer la topografiacutea actual del sitio de emplazamiento del puente mediante mapas de curvas de nivel y fotografiacuteas Estos estudios deben incluir los antecedentes del predio en teacuterminos de los movimientos de masas de suelo erosioacuten de suelos y rocas y serpenteo de los cursos de agua

OBJETIVOS DE DISENtildeO

o Seguridad

En estas Especificaciones se incluyen requisitos miacutenimos para asegurar la seguridad estructural de los puentes en cuanto medios de transporte La filosofiacutea para

o Durabilidad

La intencioacuten de este artiacuteculo es reconocer la importancia de la corrosioacuten y el deterioro de los materiales estructurales para el comportamiento a largo plazo de un puente El Artiacuteculo 512 contiene otros requisitos referidos a la durabilidad

Aparte del deterioro del propio tablero de hormigoacuten el problema de mantenimiento maacutes frecuente en los puentes es la desintegracioacuten de los extremos de las vigas apoyos pedestales pilas y estribos provocada por la filtracioacuten de las sales transportadas por el agua a traveacutes de las uniones del tablero

o Inspeccionabilidad

El documento Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges exige escotillas de acceso de un tamantildeo miacutenimo de 750 mm x 1200 mm aberturas de mayor tamantildeo en los diafragmas interiores y ventilacioacuten mediante drenes o venteos protegidos con rejillas a intervalos no mayores de 15000 mm Estas recomendaciones se deberiacutean utilizar para los puentes disentildeados conforme con estas Especificaciones

o Mantenimiento

Se debe tener en cuenta la continuidad del traacutefico durante las operaciones de reemplazo ya sea realizando los reemplazos por etapas correspondientes a anchos parciales o bien utilizando una estructura paralela adyacente

o Transitabilidad

El tablero del puente se debe disentildear de manera que permita el movimiento suave del traacutefico En los caminos pavimentados se deberiacutea disponer una losa estructural de transicioacuten entre el acceso y el estribo del puente En los planos o en las especificaciones o requisitos especiales se deben indicar las tolerancias constructivas con respecto al perfil del tablero terminado

o Instalaciones para Servicios Puacuteblicos

Cuando resulte necesario se deberaacuten tomar recaudos para soportar y permitir el mantenimiento de las cantildeeriacuteas cables y demaacutes componentes de los servicios puacuteblicos

o Deformaciones

Los puentes se deberiacutean disentildear de manera de evitar los efectos estructurales o psicoloacutegicos indeseados que provocan las deformaciones A pesar de que salvo en el caso de los tableros de placas ortoacutetropas las limitaciones referidas a deflexiones y profundidad son optativas cualquier desviacioacuten importante de las praacutecticas relacionadas con la esbeltez y las deflexiones que en el pasado resultaron exitosas deberiacutea provocar la revisioacuten del disentildeo para determinar que el puente se comportaraacute satisfactoriamenteSi se emplean anaacutelisis dinaacutemicos eacutestos deben cumplir con los principios y requisitos del Artiacuteculo 47

En ausencia de otros criterios para las construcciones de acero aluminio yu hormigoacuten se pueden considerar los siguientes liacutemites de deflexioacuten

Carga vehicular general Longitud800 Cargas vehiculares yo peatonales Longitud1000 Carga vehicular sobre voladizos Longitud300 y Cargas vehiculares yo peatonales sobre

voladizos Longitud375

SECCIOacuteN 3 (SI) - CARGAS Y FACTORES DE CARGA

CARGAS Y FACTORES DE CARGA

Ademaacutes de las cargas tradicionales esta seccioacuten incluye las solicitaciones provocadas por colisiones sismos y asentamiento y distorsioacuten de la estructura

Las colisiones de vehiacuteculos y embarcaciones los sismos y la inestabilidad aeroelaacutestica desarrollan solicitaciones que dependen de la respuesta estructural Por lo tanto estas solicitaciones no se pueden determinar sin anaacutelisis yo ensayos

Simbologiacutea General

A = seccioacuten en planta de un teacutempano de hielo (mm2) coeficiente de aceleracioacuten siacutesmica profundidad del gradiente de temperatura (mm) (C3923) (3102) (3123)

AF = frecuencia anual de colapso de un elemento del puente (nuacutemeroAntildeo) (C3144)

a = longitud de desaceleracioacuten uniforme en frenado (mm) distancia truncada (mm)

aB = longitud media de dantildeo de proa (mm) (C364) (C395) (C3149)

as = longitud de dantildeo de proa de una barcaza de compuerta normalizada (mm) (31411)

B = longitud de dantildeo de proa de un buque (mm) (3149)

Be = ancho de excavacioacuten (mm) (311572b)

BM = manga (ancho) de una barcaza remolcadores de barcaza y barcos (mm) (C31451)

BP = ancho de un estribo de puente (mm) (31453)

BR = fuerza de frenado vehicular tasa baacutesica de desviacioacuten de una embarcacioacuten (332) (314523)

b = coeficiente de fuerza de frenado ancho de un elemento discreto de un muro vertical (mm) (C364) (31156)

bf = ancho de la carga aplicada o de una zapata (mm) (31163)

C = coeficiente para calcular fuerzas centriacutefugas constante para condiciones del terreno relacionada con la exposicioacuten al viento (363) (C3811)

Ca = coeficiente para la fuerza debida a la trituracioacuten del hielo (3922)

CD = coeficiente de arrastre (s2 Nm4) (3731)

CH = coeficiente de masa hidrodinaacutemica (3147)

CL = coeficiente de arrastre lateral (C3731)

Cn = coeficiente para inclinacioacuten del borde de ataque para calcular Fb (3922)

Csm = coeficiente de respuesta elaacutestica siacutesmica para el modo de vibracioacuten m (3101)

Csm = cohesioacuten del suelo (MPa) (31154)

cf = distancia entre la parte posterior de la cara de un muro y el frente de una carga aplicada o zapata (mm) (31163)

D = profundidad de empotramiento para muros permanente tipo pantalla formados por elementos verticales discretos (mm) (31156)

DB = profundidad de proa (mm) (C31451)

DE = profundidad miacutenima de la cubierta de suelo (mm) (3622)

Do = profundidad de empotramiento calculada para proporcionar equilibrio para pantallas con elementos verticales continuos por el meacutetodo simplificado (mm) (31156)

DWT = tamantildeo de una embarcacioacuten en base a su tonelaje de peso muerto (Mg) (C3141)

D1 = ancho efectivo de la carga aplicada a cualquier profundidad (mm) (31163)

d = profundidad de la potencial superficie de falla debajo de la base de la excavacioacuten (mm) distancia horizontal entre la parte posterior de la cara de un muro y la liacutenea de centro de una carga aplicada (mm) (311572b) (31163)

Factores de Carga y combinaciones de carga

Los antecedentes de los factores de carga aquiacute especificados se desarrollan en el trabajo de Nowak (1992) junto con los factores de resistencia especificados en otras secciones de estas Especificaciones

La solicitacioacuten mayorada total se tomaraacute como

Q=sumηiγiQi (341-1)

donde

ηi = modificador de las cargas especificado en el Artiacuteculo 132

Qi = solicitaciones de las cargas aquiacute especificadasγi = factores de carga especificados en las Tablas 1 y 2

Los componentes y conexiones de un puente deberaacuten satisfacer la Ecuacioacuten 1321-1 para las combinaciones aplicables de solicitaciones extremas mayoradas seguacuten se especifica para cada uno de los siguientes estados liacutemites

bull RESISTENCIA I ndash Combinacioacuten de cargas baacutesica que representa el uso vehicular normal del puente sin viento

bull RESISTENCIA II ndash Combinacioacuten de cargas que representa el uso del puente por parte de vehiacuteculos de disentildeo especiales especificados por el Propietario vehiacuteculos de circulacioacuten restringida o ambos sin viento

bull RESISTENCIA III ndash Combinacioacuten de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 kmh

bull RESISTENCIA IV ndash Combinacioacuten de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas

Los factores de carga para gradiente de temperatura γTG y asentamiento γSE se deberiacutean adoptar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto Si no hay informacioacuten especiacutefica del proyecto que indique lo contrario γTG se puede tomar como

bull 00 en los estados liacutemites de resistencia y evento extremo

bull 10 en el estado liacutemite de servicio cuando no se considera la sobrecarga y

bull 050 en el estado liacutemite de servicio cuando se considera la sobrecarga

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute investigar la siguiente combinacioacuten en el estado liacutemite de servicio

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (341-2)

El factor de carga para sobrecarga en la combinacioacuten correspondiente a Evento Extremo I γEQ se deberaacute determinar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

ηD ge 095 para elementos y conexiones para los cuales se han especificado medidas adicionales para mejorar la ductilidad maacutes allaacute de lo requerido por estas Especificaciones

Para todos los demaacutes estados liacutemites

ηD = 100

ImportanciaOperativa

Este artiacuteculo se debe aplicar exclusivamente a los estados liacutemites de resistencia y correspondientes a eventos extremos

El Propietario puede declarar que un puente o cualquier conexioacuten o elemento del mismo es de importancia operativa

Para el estado liacutemite de resistencia

ηI ge 105 para puentes importantes

ηI = 100 para puentes tiacutepicos

ηI ge 095 para puentes de relativamente poca importancia

Para todos los demaacutes estados liacutemites

ηI = 100

SECCIOacuteN 2 (SI) - DISENtildeO GENERAL Y CARACTERIacuteSTICAS DE UBICACIOacuteN

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Se proporcionan requisitos miacutenimos sobre luces libres proteccioacuten ambiental esteacutetica estudios geoloacutegicos economiacutea transitabilidad durabilidad construibilidad inspeccionabilidad y mantenimiento Se hace referencia a requisitos miacutenimos para seguridad del traacutefico

Se incluyen requisitos miacutenimos para las instalaciones de drenaje y medidas de autoproteccioacuten contra el agua el hielo y las sales transportadas por el aguaReconociendo que numerosas fallas en puentes han sido provocadas por la socavacioacuten se analizan en detalle los aspectos hidroloacutegicos e hidraacuteulicos

CARACTERIacuteSTICAS DE UBICACIOacuteN

Ubicacioacuten

La eleccioacuten de la ubicacioacuten de los puentes se deberaacute justificar mediante el anaacutelisis de alternativas considerando aspectos econoacutemicos teacutecnicos sociales y ambientales como asiacute tambieacuten los costos de mantenimiento e inspeccioacuten asociados con las estructuras y con la importancia relativa de los aspectos antes mencionados

Seguacuten los riesgos involucrados se deberaacute cuidar de elegir ubicaciones favorables para los puentes es decir ubicaciones que

bull Se ajusten a las condiciones creadas por el obstaacuteculo a cruzar

bull Faciliten un disentildeo construccioacuten operacioacuten inspeccioacuten y mantenimiento praacutecticos y efectivos desde el punto de vista de los costos

bull Satisfagan los niveles de servicio y seguridad de traacutefico deseados y

bull Minimicen los impactos adversos de la carretera

Cruces sobre Cursos de Agua y Zonas de Inundacioacuten

Los cruces sobre cursos de agua se deben ubicar considerando los costos del capital inicial requerido para la construccioacuten y la optimizacioacuten de los costos totales incluyendo las obras de correccioacuten del cauce y las medidas de mantenimiento necesarias para reducir la erosioacuten Los estudios de las posibles ubicaciones alternativas del cruce deben incluir la evaluacioacuten de

bull Las caracteriacutesticas hidroloacutegicas e hidraacuteulicas del curso de agua y su zona de inundacioacuten incluyendo la estabilidad del cauce historial de inundaciones y en cruces estuarinos rangos y ciclos de las mareas

bull Los efectos del puente propuesto sobre los patrones de flujo de las inundaciones y el potencial de socavacioacuten resultante en las fundaciones del puente

bull El potencial de crear nuevos riesgos de inundacioacuten o aumentar los riesgos de inundacioacuten existentes y

bull Los impactos ambientales sobre el curso de agua y su zona de inundacioacuten

Los puentes y sus accesos en las zonas de inundacioacuten se deberiacutean ubicar y disentildear considerando las metas y objetivos del manejo de la zona de inundacioacuten incluyendo

Prevenir el uso y desarrollo no econoacutemico riesgoso o incompatible de las zonas de inundacioacuten

Evitar invasiones transversales y longitudinales significativas siempre que sea posible

Minimizar los impactos adversos de la carretera y mitigar los impactos inevitables siempre que sea posible

Lograr consistencia con la intencioacuten de las normas y los criterios del Programa Nacional de Seguro contra las Inundaciones siempre que corresponda

Agradacioacuten o degradacioacuten a largo plazo y

Compromisos asumidos para obtener las correspondientes autorizaciones ambientales

Disposicioacuten del Predio del Puente

La ubicacioacuten y alineacioacuten del puente se deberiacutean seleccionar de manera de satisfacer los requisitos de traacutefico tanto sobre el puente como debajo del mismo Se deberiacutean considerar posibles variaciones futuras de la alineacioacuten o el ancho del curso de agua la carretera o las viacuteas feacuterreas cruzadas por el puente Cuando corresponda se deberiacutea considerar la futura adicioacuten de instalaciones de traacutensito masivo o el ensanchamiento del puente

Seguridad del Traacutefico

La intencioacuten de proveer barreras estructuralmente independientes es impedir la transmisioacuten de solicitaciones desde la barrera a la estructura a proteger

Luces Verticales para el Traacutensito Vial

La luz miacutenima especificada deberiacutea incluir 150 mm para posibles sobrecapas a colocar en el futuro Si el Propietario no contempla la futura colocacioacuten de sobrecapas este

requisito se puede anular

Luces Horizontales para el Traacutensito Vial

El ancho utilizable de las banquinas generalmente se deberiacutea tomar como el ancho pavimentado

La intencioacuten de las distancias miacutenimas especificadas entre el borde de los carriles de circulacioacuten y un objeto fijo es impedir la colisioacuten contra vehiacuteculos ligeramente descarrilados y aquellos que transportan cargas anchas

Cruces Ferroviarios

Las estructuras disentildeadas para cruzar sobre viacuteas ferroviarias deben satisfacer las normas establecidas y habitualmente empleadas por la empresa ferroviaria afectada Estas estructuras de cruce deben satisfacer las leyes federales estatales del condado y municipales aplicables

Se llama la atencioacuten del lector particularmente a los siguientes capiacutetulos del Manual for Railway Engineering (AREMA2003)

bull Capiacutetulo 7 ndash Estructuras de madera

bull Capiacutetulo 8 ndash Estructuras de Hormigoacuten y Fundaciones

bull Capiacutetulo 9 ndash Cruces Carretero-Ferroviarios

bull Capiacutetulo 15 ndash Estructuras de Acero y

bull Capiacutetulo 18 ndash Luces Libres

Los requisitos de las empresas ferroviarias afectadas y el Manual de AREMA se deberiacutean utilizar para determinar

bull Luces libres

bull Cargas

bull Proteccioacuten de pilas

bull Impermeabilizacioacuten y

bull Proteccioacuten contra explosiones

Ambiente

La geomorfologiacutea de un curso de agua por ejemplo de un curso fluvial es un estudio de la estructura y formacioacuten de las caracteriacutesticas de la tierra que se dan como resultado de las fuerzas del agua Para los propoacutesitos de esta seccioacuten esto implica la evaluacioacuten del potencial de agradacioacuten degradacioacuten o migracioacuten lateral del curso de agua

INVESTIGACIOacuteN DE LAS FUNDACIONES

Se debe llevar a cabo un estudio sub-superficial que incluya perforaciones y ensayos del suelo de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 104 a fin de obtener informacioacuten pertinente y suficiente para el disentildeo de las unidades de la subestructura En los estudios econoacutemicos y esteacuteticos realizados para determinar la ubicacioacuten y el tipo de puente se deberiacutean considerar el tipo y el costo de las fundaciones

Estudios Topograacuteficos

Se debe establecer la topografiacutea actual del sitio de emplazamiento del puente mediante mapas de curvas de nivel y fotografiacuteas Estos estudios deben incluir los antecedentes del predio en teacuterminos de los movimientos de masas de suelo erosioacuten de suelos y rocas y serpenteo de los cursos de agua

OBJETIVOS DE DISENtildeO

o Seguridad

En estas Especificaciones se incluyen requisitos miacutenimos para asegurar la seguridad estructural de los puentes en cuanto medios de transporte La filosofiacutea para

o Durabilidad

La intencioacuten de este artiacuteculo es reconocer la importancia de la corrosioacuten y el deterioro de los materiales estructurales para el comportamiento a largo plazo de un puente El Artiacuteculo 512 contiene otros requisitos referidos a la durabilidad

Aparte del deterioro del propio tablero de hormigoacuten el problema de mantenimiento maacutes frecuente en los puentes es la desintegracioacuten de los extremos de las vigas apoyos pedestales pilas y estribos provocada por la filtracioacuten de las sales transportadas por el agua a traveacutes de las uniones del tablero

o Inspeccionabilidad

El documento Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges exige escotillas de acceso de un tamantildeo miacutenimo de 750 mm x 1200 mm aberturas de mayor tamantildeo en los diafragmas interiores y ventilacioacuten mediante drenes o venteos protegidos con rejillas a intervalos no mayores de 15000 mm Estas recomendaciones se deberiacutean utilizar para los puentes disentildeados conforme con estas Especificaciones

o Mantenimiento

Se debe tener en cuenta la continuidad del traacutefico durante las operaciones de reemplazo ya sea realizando los reemplazos por etapas correspondientes a anchos parciales o bien utilizando una estructura paralela adyacente

o Transitabilidad

El tablero del puente se debe disentildear de manera que permita el movimiento suave del traacutefico En los caminos pavimentados se deberiacutea disponer una losa estructural de transicioacuten entre el acceso y el estribo del puente En los planos o en las especificaciones o requisitos especiales se deben indicar las tolerancias constructivas con respecto al perfil del tablero terminado

o Instalaciones para Servicios Puacuteblicos

Cuando resulte necesario se deberaacuten tomar recaudos para soportar y permitir el mantenimiento de las cantildeeriacuteas cables y demaacutes componentes de los servicios puacuteblicos

o Deformaciones

Los puentes se deberiacutean disentildear de manera de evitar los efectos estructurales o psicoloacutegicos indeseados que provocan las deformaciones A pesar de que salvo en el caso de los tableros de placas ortoacutetropas las limitaciones referidas a deflexiones y profundidad son optativas cualquier desviacioacuten importante de las praacutecticas relacionadas con la esbeltez y las deflexiones que en el pasado resultaron exitosas deberiacutea provocar la revisioacuten del disentildeo para determinar que el puente se comportaraacute satisfactoriamenteSi se emplean anaacutelisis dinaacutemicos eacutestos deben cumplir con los principios y requisitos del Artiacuteculo 47

En ausencia de otros criterios para las construcciones de acero aluminio yu hormigoacuten se pueden considerar los siguientes liacutemites de deflexioacuten

Carga vehicular general Longitud800 Cargas vehiculares yo peatonales Longitud1000 Carga vehicular sobre voladizos Longitud300 y Cargas vehiculares yo peatonales sobre

voladizos Longitud375

SECCIOacuteN 3 (SI) - CARGAS Y FACTORES DE CARGA

CARGAS Y FACTORES DE CARGA

Ademaacutes de las cargas tradicionales esta seccioacuten incluye las solicitaciones provocadas por colisiones sismos y asentamiento y distorsioacuten de la estructura

Las colisiones de vehiacuteculos y embarcaciones los sismos y la inestabilidad aeroelaacutestica desarrollan solicitaciones que dependen de la respuesta estructural Por lo tanto estas solicitaciones no se pueden determinar sin anaacutelisis yo ensayos

Simbologiacutea General

A = seccioacuten en planta de un teacutempano de hielo (mm2) coeficiente de aceleracioacuten siacutesmica profundidad del gradiente de temperatura (mm) (C3923) (3102) (3123)

AF = frecuencia anual de colapso de un elemento del puente (nuacutemeroAntildeo) (C3144)

a = longitud de desaceleracioacuten uniforme en frenado (mm) distancia truncada (mm)

aB = longitud media de dantildeo de proa (mm) (C364) (C395) (C3149)

as = longitud de dantildeo de proa de una barcaza de compuerta normalizada (mm) (31411)

B = longitud de dantildeo de proa de un buque (mm) (3149)

Be = ancho de excavacioacuten (mm) (311572b)

BM = manga (ancho) de una barcaza remolcadores de barcaza y barcos (mm) (C31451)

BP = ancho de un estribo de puente (mm) (31453)

BR = fuerza de frenado vehicular tasa baacutesica de desviacioacuten de una embarcacioacuten (332) (314523)

b = coeficiente de fuerza de frenado ancho de un elemento discreto de un muro vertical (mm) (C364) (31156)

bf = ancho de la carga aplicada o de una zapata (mm) (31163)

C = coeficiente para calcular fuerzas centriacutefugas constante para condiciones del terreno relacionada con la exposicioacuten al viento (363) (C3811)

Ca = coeficiente para la fuerza debida a la trituracioacuten del hielo (3922)

CD = coeficiente de arrastre (s2 Nm4) (3731)

CH = coeficiente de masa hidrodinaacutemica (3147)

CL = coeficiente de arrastre lateral (C3731)

Cn = coeficiente para inclinacioacuten del borde de ataque para calcular Fb (3922)

Csm = coeficiente de respuesta elaacutestica siacutesmica para el modo de vibracioacuten m (3101)

Csm = cohesioacuten del suelo (MPa) (31154)

cf = distancia entre la parte posterior de la cara de un muro y el frente de una carga aplicada o zapata (mm) (31163)

D = profundidad de empotramiento para muros permanente tipo pantalla formados por elementos verticales discretos (mm) (31156)

DB = profundidad de proa (mm) (C31451)

DE = profundidad miacutenima de la cubierta de suelo (mm) (3622)

Do = profundidad de empotramiento calculada para proporcionar equilibrio para pantallas con elementos verticales continuos por el meacutetodo simplificado (mm) (31156)

DWT = tamantildeo de una embarcacioacuten en base a su tonelaje de peso muerto (Mg) (C3141)

D1 = ancho efectivo de la carga aplicada a cualquier profundidad (mm) (31163)

d = profundidad de la potencial superficie de falla debajo de la base de la excavacioacuten (mm) distancia horizontal entre la parte posterior de la cara de un muro y la liacutenea de centro de una carga aplicada (mm) (311572b) (31163)

Factores de Carga y combinaciones de carga

Los antecedentes de los factores de carga aquiacute especificados se desarrollan en el trabajo de Nowak (1992) junto con los factores de resistencia especificados en otras secciones de estas Especificaciones

La solicitacioacuten mayorada total se tomaraacute como

Q=sumηiγiQi (341-1)

donde

ηi = modificador de las cargas especificado en el Artiacuteculo 132

Qi = solicitaciones de las cargas aquiacute especificadasγi = factores de carga especificados en las Tablas 1 y 2

Los componentes y conexiones de un puente deberaacuten satisfacer la Ecuacioacuten 1321-1 para las combinaciones aplicables de solicitaciones extremas mayoradas seguacuten se especifica para cada uno de los siguientes estados liacutemites

bull RESISTENCIA I ndash Combinacioacuten de cargas baacutesica que representa el uso vehicular normal del puente sin viento

bull RESISTENCIA II ndash Combinacioacuten de cargas que representa el uso del puente por parte de vehiacuteculos de disentildeo especiales especificados por el Propietario vehiacuteculos de circulacioacuten restringida o ambos sin viento

bull RESISTENCIA III ndash Combinacioacuten de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 kmh

bull RESISTENCIA IV ndash Combinacioacuten de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas

Los factores de carga para gradiente de temperatura γTG y asentamiento γSE se deberiacutean adoptar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto Si no hay informacioacuten especiacutefica del proyecto que indique lo contrario γTG se puede tomar como

bull 00 en los estados liacutemites de resistencia y evento extremo

bull 10 en el estado liacutemite de servicio cuando no se considera la sobrecarga y

bull 050 en el estado liacutemite de servicio cuando se considera la sobrecarga

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute investigar la siguiente combinacioacuten en el estado liacutemite de servicio

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (341-2)

El factor de carga para sobrecarga en la combinacioacuten correspondiente a Evento Extremo I γEQ se deberaacute determinar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

SECCIOacuteN 2 (SI) - DISENtildeO GENERAL Y CARACTERIacuteSTICAS DE UBICACIOacuteN

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Se proporcionan requisitos miacutenimos sobre luces libres proteccioacuten ambiental esteacutetica estudios geoloacutegicos economiacutea transitabilidad durabilidad construibilidad inspeccionabilidad y mantenimiento Se hace referencia a requisitos miacutenimos para seguridad del traacutefico

Se incluyen requisitos miacutenimos para las instalaciones de drenaje y medidas de autoproteccioacuten contra el agua el hielo y las sales transportadas por el aguaReconociendo que numerosas fallas en puentes han sido provocadas por la socavacioacuten se analizan en detalle los aspectos hidroloacutegicos e hidraacuteulicos

CARACTERIacuteSTICAS DE UBICACIOacuteN

Ubicacioacuten

La eleccioacuten de la ubicacioacuten de los puentes se deberaacute justificar mediante el anaacutelisis de alternativas considerando aspectos econoacutemicos teacutecnicos sociales y ambientales como asiacute tambieacuten los costos de mantenimiento e inspeccioacuten asociados con las estructuras y con la importancia relativa de los aspectos antes mencionados

Seguacuten los riesgos involucrados se deberaacute cuidar de elegir ubicaciones favorables para los puentes es decir ubicaciones que

bull Se ajusten a las condiciones creadas por el obstaacuteculo a cruzar

bull Faciliten un disentildeo construccioacuten operacioacuten inspeccioacuten y mantenimiento praacutecticos y efectivos desde el punto de vista de los costos

bull Satisfagan los niveles de servicio y seguridad de traacutefico deseados y

bull Minimicen los impactos adversos de la carretera

Cruces sobre Cursos de Agua y Zonas de Inundacioacuten

Los cruces sobre cursos de agua se deben ubicar considerando los costos del capital inicial requerido para la construccioacuten y la optimizacioacuten de los costos totales incluyendo las obras de correccioacuten del cauce y las medidas de mantenimiento necesarias para reducir la erosioacuten Los estudios de las posibles ubicaciones alternativas del cruce deben incluir la evaluacioacuten de

bull Las caracteriacutesticas hidroloacutegicas e hidraacuteulicas del curso de agua y su zona de inundacioacuten incluyendo la estabilidad del cauce historial de inundaciones y en cruces estuarinos rangos y ciclos de las mareas

bull Los efectos del puente propuesto sobre los patrones de flujo de las inundaciones y el potencial de socavacioacuten resultante en las fundaciones del puente

bull El potencial de crear nuevos riesgos de inundacioacuten o aumentar los riesgos de inundacioacuten existentes y

bull Los impactos ambientales sobre el curso de agua y su zona de inundacioacuten

Los puentes y sus accesos en las zonas de inundacioacuten se deberiacutean ubicar y disentildear considerando las metas y objetivos del manejo de la zona de inundacioacuten incluyendo

Prevenir el uso y desarrollo no econoacutemico riesgoso o incompatible de las zonas de inundacioacuten

Evitar invasiones transversales y longitudinales significativas siempre que sea posible

Minimizar los impactos adversos de la carretera y mitigar los impactos inevitables siempre que sea posible

Lograr consistencia con la intencioacuten de las normas y los criterios del Programa Nacional de Seguro contra las Inundaciones siempre que corresponda

Agradacioacuten o degradacioacuten a largo plazo y

Compromisos asumidos para obtener las correspondientes autorizaciones ambientales

Disposicioacuten del Predio del Puente

La ubicacioacuten y alineacioacuten del puente se deberiacutean seleccionar de manera de satisfacer los requisitos de traacutefico tanto sobre el puente como debajo del mismo Se deberiacutean considerar posibles variaciones futuras de la alineacioacuten o el ancho del curso de agua la carretera o las viacuteas feacuterreas cruzadas por el puente Cuando corresponda se deberiacutea considerar la futura adicioacuten de instalaciones de traacutensito masivo o el ensanchamiento del puente

Seguridad del Traacutefico

La intencioacuten de proveer barreras estructuralmente independientes es impedir la transmisioacuten de solicitaciones desde la barrera a la estructura a proteger

Luces Verticales para el Traacutensito Vial

La luz miacutenima especificada deberiacutea incluir 150 mm para posibles sobrecapas a colocar en el futuro Si el Propietario no contempla la futura colocacioacuten de sobrecapas este

requisito se puede anular

Luces Horizontales para el Traacutensito Vial

El ancho utilizable de las banquinas generalmente se deberiacutea tomar como el ancho pavimentado

La intencioacuten de las distancias miacutenimas especificadas entre el borde de los carriles de circulacioacuten y un objeto fijo es impedir la colisioacuten contra vehiacuteculos ligeramente descarrilados y aquellos que transportan cargas anchas

Cruces Ferroviarios

Las estructuras disentildeadas para cruzar sobre viacuteas ferroviarias deben satisfacer las normas establecidas y habitualmente empleadas por la empresa ferroviaria afectada Estas estructuras de cruce deben satisfacer las leyes federales estatales del condado y municipales aplicables

Se llama la atencioacuten del lector particularmente a los siguientes capiacutetulos del Manual for Railway Engineering (AREMA2003)

bull Capiacutetulo 7 ndash Estructuras de madera

bull Capiacutetulo 8 ndash Estructuras de Hormigoacuten y Fundaciones

bull Capiacutetulo 9 ndash Cruces Carretero-Ferroviarios

bull Capiacutetulo 15 ndash Estructuras de Acero y

bull Capiacutetulo 18 ndash Luces Libres

Los requisitos de las empresas ferroviarias afectadas y el Manual de AREMA se deberiacutean utilizar para determinar

bull Luces libres

bull Cargas

bull Proteccioacuten de pilas

bull Impermeabilizacioacuten y

bull Proteccioacuten contra explosiones

Ambiente

La geomorfologiacutea de un curso de agua por ejemplo de un curso fluvial es un estudio de la estructura y formacioacuten de las caracteriacutesticas de la tierra que se dan como resultado de las fuerzas del agua Para los propoacutesitos de esta seccioacuten esto implica la evaluacioacuten del potencial de agradacioacuten degradacioacuten o migracioacuten lateral del curso de agua

INVESTIGACIOacuteN DE LAS FUNDACIONES

Se debe llevar a cabo un estudio sub-superficial que incluya perforaciones y ensayos del suelo de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 104 a fin de obtener informacioacuten pertinente y suficiente para el disentildeo de las unidades de la subestructura En los estudios econoacutemicos y esteacuteticos realizados para determinar la ubicacioacuten y el tipo de puente se deberiacutean considerar el tipo y el costo de las fundaciones

Estudios Topograacuteficos

Se debe establecer la topografiacutea actual del sitio de emplazamiento del puente mediante mapas de curvas de nivel y fotografiacuteas Estos estudios deben incluir los antecedentes del predio en teacuterminos de los movimientos de masas de suelo erosioacuten de suelos y rocas y serpenteo de los cursos de agua

OBJETIVOS DE DISENtildeO

o Seguridad

En estas Especificaciones se incluyen requisitos miacutenimos para asegurar la seguridad estructural de los puentes en cuanto medios de transporte La filosofiacutea para

o Durabilidad

La intencioacuten de este artiacuteculo es reconocer la importancia de la corrosioacuten y el deterioro de los materiales estructurales para el comportamiento a largo plazo de un puente El Artiacuteculo 512 contiene otros requisitos referidos a la durabilidad

Aparte del deterioro del propio tablero de hormigoacuten el problema de mantenimiento maacutes frecuente en los puentes es la desintegracioacuten de los extremos de las vigas apoyos pedestales pilas y estribos provocada por la filtracioacuten de las sales transportadas por el agua a traveacutes de las uniones del tablero

o Inspeccionabilidad

El documento Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges exige escotillas de acceso de un tamantildeo miacutenimo de 750 mm x 1200 mm aberturas de mayor tamantildeo en los diafragmas interiores y ventilacioacuten mediante drenes o venteos protegidos con rejillas a intervalos no mayores de 15000 mm Estas recomendaciones se deberiacutean utilizar para los puentes disentildeados conforme con estas Especificaciones

o Mantenimiento

Se debe tener en cuenta la continuidad del traacutefico durante las operaciones de reemplazo ya sea realizando los reemplazos por etapas correspondientes a anchos parciales o bien utilizando una estructura paralela adyacente

o Transitabilidad

El tablero del puente se debe disentildear de manera que permita el movimiento suave del traacutefico En los caminos pavimentados se deberiacutea disponer una losa estructural de transicioacuten entre el acceso y el estribo del puente En los planos o en las especificaciones o requisitos especiales se deben indicar las tolerancias constructivas con respecto al perfil del tablero terminado

o Instalaciones para Servicios Puacuteblicos

Cuando resulte necesario se deberaacuten tomar recaudos para soportar y permitir el mantenimiento de las cantildeeriacuteas cables y demaacutes componentes de los servicios puacuteblicos

o Deformaciones

Los puentes se deberiacutean disentildear de manera de evitar los efectos estructurales o psicoloacutegicos indeseados que provocan las deformaciones A pesar de que salvo en el caso de los tableros de placas ortoacutetropas las limitaciones referidas a deflexiones y profundidad son optativas cualquier desviacioacuten importante de las praacutecticas relacionadas con la esbeltez y las deflexiones que en el pasado resultaron exitosas deberiacutea provocar la revisioacuten del disentildeo para determinar que el puente se comportaraacute satisfactoriamenteSi se emplean anaacutelisis dinaacutemicos eacutestos deben cumplir con los principios y requisitos del Artiacuteculo 47

En ausencia de otros criterios para las construcciones de acero aluminio yu hormigoacuten se pueden considerar los siguientes liacutemites de deflexioacuten

Carga vehicular general Longitud800 Cargas vehiculares yo peatonales Longitud1000 Carga vehicular sobre voladizos Longitud300 y Cargas vehiculares yo peatonales sobre

voladizos Longitud375

SECCIOacuteN 3 (SI) - CARGAS Y FACTORES DE CARGA

CARGAS Y FACTORES DE CARGA

Ademaacutes de las cargas tradicionales esta seccioacuten incluye las solicitaciones provocadas por colisiones sismos y asentamiento y distorsioacuten de la estructura

Las colisiones de vehiacuteculos y embarcaciones los sismos y la inestabilidad aeroelaacutestica desarrollan solicitaciones que dependen de la respuesta estructural Por lo tanto estas solicitaciones no se pueden determinar sin anaacutelisis yo ensayos

Simbologiacutea General

A = seccioacuten en planta de un teacutempano de hielo (mm2) coeficiente de aceleracioacuten siacutesmica profundidad del gradiente de temperatura (mm) (C3923) (3102) (3123)

AF = frecuencia anual de colapso de un elemento del puente (nuacutemeroAntildeo) (C3144)

a = longitud de desaceleracioacuten uniforme en frenado (mm) distancia truncada (mm)

aB = longitud media de dantildeo de proa (mm) (C364) (C395) (C3149)

as = longitud de dantildeo de proa de una barcaza de compuerta normalizada (mm) (31411)

B = longitud de dantildeo de proa de un buque (mm) (3149)

Be = ancho de excavacioacuten (mm) (311572b)

BM = manga (ancho) de una barcaza remolcadores de barcaza y barcos (mm) (C31451)

BP = ancho de un estribo de puente (mm) (31453)

BR = fuerza de frenado vehicular tasa baacutesica de desviacioacuten de una embarcacioacuten (332) (314523)

b = coeficiente de fuerza de frenado ancho de un elemento discreto de un muro vertical (mm) (C364) (31156)

bf = ancho de la carga aplicada o de una zapata (mm) (31163)

C = coeficiente para calcular fuerzas centriacutefugas constante para condiciones del terreno relacionada con la exposicioacuten al viento (363) (C3811)

Ca = coeficiente para la fuerza debida a la trituracioacuten del hielo (3922)

CD = coeficiente de arrastre (s2 Nm4) (3731)

CH = coeficiente de masa hidrodinaacutemica (3147)

CL = coeficiente de arrastre lateral (C3731)

Cn = coeficiente para inclinacioacuten del borde de ataque para calcular Fb (3922)

Csm = coeficiente de respuesta elaacutestica siacutesmica para el modo de vibracioacuten m (3101)

Csm = cohesioacuten del suelo (MPa) (31154)

cf = distancia entre la parte posterior de la cara de un muro y el frente de una carga aplicada o zapata (mm) (31163)

D = profundidad de empotramiento para muros permanente tipo pantalla formados por elementos verticales discretos (mm) (31156)

DB = profundidad de proa (mm) (C31451)

DE = profundidad miacutenima de la cubierta de suelo (mm) (3622)

Do = profundidad de empotramiento calculada para proporcionar equilibrio para pantallas con elementos verticales continuos por el meacutetodo simplificado (mm) (31156)

DWT = tamantildeo de una embarcacioacuten en base a su tonelaje de peso muerto (Mg) (C3141)

D1 = ancho efectivo de la carga aplicada a cualquier profundidad (mm) (31163)

d = profundidad de la potencial superficie de falla debajo de la base de la excavacioacuten (mm) distancia horizontal entre la parte posterior de la cara de un muro y la liacutenea de centro de una carga aplicada (mm) (311572b) (31163)

Factores de Carga y combinaciones de carga

Los antecedentes de los factores de carga aquiacute especificados se desarrollan en el trabajo de Nowak (1992) junto con los factores de resistencia especificados en otras secciones de estas Especificaciones

La solicitacioacuten mayorada total se tomaraacute como

Q=sumηiγiQi (341-1)

donde

ηi = modificador de las cargas especificado en el Artiacuteculo 132

Qi = solicitaciones de las cargas aquiacute especificadasγi = factores de carga especificados en las Tablas 1 y 2

Los componentes y conexiones de un puente deberaacuten satisfacer la Ecuacioacuten 1321-1 para las combinaciones aplicables de solicitaciones extremas mayoradas seguacuten se especifica para cada uno de los siguientes estados liacutemites

bull RESISTENCIA I ndash Combinacioacuten de cargas baacutesica que representa el uso vehicular normal del puente sin viento

bull RESISTENCIA II ndash Combinacioacuten de cargas que representa el uso del puente por parte de vehiacuteculos de disentildeo especiales especificados por el Propietario vehiacuteculos de circulacioacuten restringida o ambos sin viento

bull RESISTENCIA III ndash Combinacioacuten de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 kmh

bull RESISTENCIA IV ndash Combinacioacuten de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas

Los factores de carga para gradiente de temperatura γTG y asentamiento γSE se deberiacutean adoptar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto Si no hay informacioacuten especiacutefica del proyecto que indique lo contrario γTG se puede tomar como

bull 00 en los estados liacutemites de resistencia y evento extremo

bull 10 en el estado liacutemite de servicio cuando no se considera la sobrecarga y

bull 050 en el estado liacutemite de servicio cuando se considera la sobrecarga

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute investigar la siguiente combinacioacuten en el estado liacutemite de servicio

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (341-2)

El factor de carga para sobrecarga en la combinacioacuten correspondiente a Evento Extremo I γEQ se deberaacute determinar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

bull Los efectos del puente propuesto sobre los patrones de flujo de las inundaciones y el potencial de socavacioacuten resultante en las fundaciones del puente

bull El potencial de crear nuevos riesgos de inundacioacuten o aumentar los riesgos de inundacioacuten existentes y

bull Los impactos ambientales sobre el curso de agua y su zona de inundacioacuten

Los puentes y sus accesos en las zonas de inundacioacuten se deberiacutean ubicar y disentildear considerando las metas y objetivos del manejo de la zona de inundacioacuten incluyendo

Prevenir el uso y desarrollo no econoacutemico riesgoso o incompatible de las zonas de inundacioacuten

Evitar invasiones transversales y longitudinales significativas siempre que sea posible

Minimizar los impactos adversos de la carretera y mitigar los impactos inevitables siempre que sea posible

Lograr consistencia con la intencioacuten de las normas y los criterios del Programa Nacional de Seguro contra las Inundaciones siempre que corresponda

Agradacioacuten o degradacioacuten a largo plazo y

Compromisos asumidos para obtener las correspondientes autorizaciones ambientales

Disposicioacuten del Predio del Puente

La ubicacioacuten y alineacioacuten del puente se deberiacutean seleccionar de manera de satisfacer los requisitos de traacutefico tanto sobre el puente como debajo del mismo Se deberiacutean considerar posibles variaciones futuras de la alineacioacuten o el ancho del curso de agua la carretera o las viacuteas feacuterreas cruzadas por el puente Cuando corresponda se deberiacutea considerar la futura adicioacuten de instalaciones de traacutensito masivo o el ensanchamiento del puente

Seguridad del Traacutefico

La intencioacuten de proveer barreras estructuralmente independientes es impedir la transmisioacuten de solicitaciones desde la barrera a la estructura a proteger

Luces Verticales para el Traacutensito Vial

La luz miacutenima especificada deberiacutea incluir 150 mm para posibles sobrecapas a colocar en el futuro Si el Propietario no contempla la futura colocacioacuten de sobrecapas este

requisito se puede anular

Luces Horizontales para el Traacutensito Vial

El ancho utilizable de las banquinas generalmente se deberiacutea tomar como el ancho pavimentado

La intencioacuten de las distancias miacutenimas especificadas entre el borde de los carriles de circulacioacuten y un objeto fijo es impedir la colisioacuten contra vehiacuteculos ligeramente descarrilados y aquellos que transportan cargas anchas

Cruces Ferroviarios

Las estructuras disentildeadas para cruzar sobre viacuteas ferroviarias deben satisfacer las normas establecidas y habitualmente empleadas por la empresa ferroviaria afectada Estas estructuras de cruce deben satisfacer las leyes federales estatales del condado y municipales aplicables

Se llama la atencioacuten del lector particularmente a los siguientes capiacutetulos del Manual for Railway Engineering (AREMA2003)

bull Capiacutetulo 7 ndash Estructuras de madera

bull Capiacutetulo 8 ndash Estructuras de Hormigoacuten y Fundaciones

bull Capiacutetulo 9 ndash Cruces Carretero-Ferroviarios

bull Capiacutetulo 15 ndash Estructuras de Acero y

bull Capiacutetulo 18 ndash Luces Libres

Los requisitos de las empresas ferroviarias afectadas y el Manual de AREMA se deberiacutean utilizar para determinar

bull Luces libres

bull Cargas

bull Proteccioacuten de pilas

bull Impermeabilizacioacuten y

bull Proteccioacuten contra explosiones

Ambiente

La geomorfologiacutea de un curso de agua por ejemplo de un curso fluvial es un estudio de la estructura y formacioacuten de las caracteriacutesticas de la tierra que se dan como resultado de las fuerzas del agua Para los propoacutesitos de esta seccioacuten esto implica la evaluacioacuten del potencial de agradacioacuten degradacioacuten o migracioacuten lateral del curso de agua

INVESTIGACIOacuteN DE LAS FUNDACIONES

Se debe llevar a cabo un estudio sub-superficial que incluya perforaciones y ensayos del suelo de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 104 a fin de obtener informacioacuten pertinente y suficiente para el disentildeo de las unidades de la subestructura En los estudios econoacutemicos y esteacuteticos realizados para determinar la ubicacioacuten y el tipo de puente se deberiacutean considerar el tipo y el costo de las fundaciones

Estudios Topograacuteficos

Se debe establecer la topografiacutea actual del sitio de emplazamiento del puente mediante mapas de curvas de nivel y fotografiacuteas Estos estudios deben incluir los antecedentes del predio en teacuterminos de los movimientos de masas de suelo erosioacuten de suelos y rocas y serpenteo de los cursos de agua

OBJETIVOS DE DISENtildeO

o Seguridad

En estas Especificaciones se incluyen requisitos miacutenimos para asegurar la seguridad estructural de los puentes en cuanto medios de transporte La filosofiacutea para

o Durabilidad

La intencioacuten de este artiacuteculo es reconocer la importancia de la corrosioacuten y el deterioro de los materiales estructurales para el comportamiento a largo plazo de un puente El Artiacuteculo 512 contiene otros requisitos referidos a la durabilidad

Aparte del deterioro del propio tablero de hormigoacuten el problema de mantenimiento maacutes frecuente en los puentes es la desintegracioacuten de los extremos de las vigas apoyos pedestales pilas y estribos provocada por la filtracioacuten de las sales transportadas por el agua a traveacutes de las uniones del tablero

o Inspeccionabilidad

El documento Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges exige escotillas de acceso de un tamantildeo miacutenimo de 750 mm x 1200 mm aberturas de mayor tamantildeo en los diafragmas interiores y ventilacioacuten mediante drenes o venteos protegidos con rejillas a intervalos no mayores de 15000 mm Estas recomendaciones se deberiacutean utilizar para los puentes disentildeados conforme con estas Especificaciones

o Mantenimiento

Se debe tener en cuenta la continuidad del traacutefico durante las operaciones de reemplazo ya sea realizando los reemplazos por etapas correspondientes a anchos parciales o bien utilizando una estructura paralela adyacente

o Transitabilidad

El tablero del puente se debe disentildear de manera que permita el movimiento suave del traacutefico En los caminos pavimentados se deberiacutea disponer una losa estructural de transicioacuten entre el acceso y el estribo del puente En los planos o en las especificaciones o requisitos especiales se deben indicar las tolerancias constructivas con respecto al perfil del tablero terminado

o Instalaciones para Servicios Puacuteblicos

Cuando resulte necesario se deberaacuten tomar recaudos para soportar y permitir el mantenimiento de las cantildeeriacuteas cables y demaacutes componentes de los servicios puacuteblicos

o Deformaciones

Los puentes se deberiacutean disentildear de manera de evitar los efectos estructurales o psicoloacutegicos indeseados que provocan las deformaciones A pesar de que salvo en el caso de los tableros de placas ortoacutetropas las limitaciones referidas a deflexiones y profundidad son optativas cualquier desviacioacuten importante de las praacutecticas relacionadas con la esbeltez y las deflexiones que en el pasado resultaron exitosas deberiacutea provocar la revisioacuten del disentildeo para determinar que el puente se comportaraacute satisfactoriamenteSi se emplean anaacutelisis dinaacutemicos eacutestos deben cumplir con los principios y requisitos del Artiacuteculo 47

En ausencia de otros criterios para las construcciones de acero aluminio yu hormigoacuten se pueden considerar los siguientes liacutemites de deflexioacuten

Carga vehicular general Longitud800 Cargas vehiculares yo peatonales Longitud1000 Carga vehicular sobre voladizos Longitud300 y Cargas vehiculares yo peatonales sobre

voladizos Longitud375

SECCIOacuteN 3 (SI) - CARGAS Y FACTORES DE CARGA

CARGAS Y FACTORES DE CARGA

Ademaacutes de las cargas tradicionales esta seccioacuten incluye las solicitaciones provocadas por colisiones sismos y asentamiento y distorsioacuten de la estructura

Las colisiones de vehiacuteculos y embarcaciones los sismos y la inestabilidad aeroelaacutestica desarrollan solicitaciones que dependen de la respuesta estructural Por lo tanto estas solicitaciones no se pueden determinar sin anaacutelisis yo ensayos

Simbologiacutea General

A = seccioacuten en planta de un teacutempano de hielo (mm2) coeficiente de aceleracioacuten siacutesmica profundidad del gradiente de temperatura (mm) (C3923) (3102) (3123)

AF = frecuencia anual de colapso de un elemento del puente (nuacutemeroAntildeo) (C3144)

a = longitud de desaceleracioacuten uniforme en frenado (mm) distancia truncada (mm)

aB = longitud media de dantildeo de proa (mm) (C364) (C395) (C3149)

as = longitud de dantildeo de proa de una barcaza de compuerta normalizada (mm) (31411)

B = longitud de dantildeo de proa de un buque (mm) (3149)

Be = ancho de excavacioacuten (mm) (311572b)

BM = manga (ancho) de una barcaza remolcadores de barcaza y barcos (mm) (C31451)

BP = ancho de un estribo de puente (mm) (31453)

BR = fuerza de frenado vehicular tasa baacutesica de desviacioacuten de una embarcacioacuten (332) (314523)

b = coeficiente de fuerza de frenado ancho de un elemento discreto de un muro vertical (mm) (C364) (31156)

bf = ancho de la carga aplicada o de una zapata (mm) (31163)

C = coeficiente para calcular fuerzas centriacutefugas constante para condiciones del terreno relacionada con la exposicioacuten al viento (363) (C3811)

Ca = coeficiente para la fuerza debida a la trituracioacuten del hielo (3922)

CD = coeficiente de arrastre (s2 Nm4) (3731)

CH = coeficiente de masa hidrodinaacutemica (3147)

CL = coeficiente de arrastre lateral (C3731)

Cn = coeficiente para inclinacioacuten del borde de ataque para calcular Fb (3922)

Csm = coeficiente de respuesta elaacutestica siacutesmica para el modo de vibracioacuten m (3101)

Csm = cohesioacuten del suelo (MPa) (31154)

cf = distancia entre la parte posterior de la cara de un muro y el frente de una carga aplicada o zapata (mm) (31163)

D = profundidad de empotramiento para muros permanente tipo pantalla formados por elementos verticales discretos (mm) (31156)

DB = profundidad de proa (mm) (C31451)

DE = profundidad miacutenima de la cubierta de suelo (mm) (3622)

Do = profundidad de empotramiento calculada para proporcionar equilibrio para pantallas con elementos verticales continuos por el meacutetodo simplificado (mm) (31156)

DWT = tamantildeo de una embarcacioacuten en base a su tonelaje de peso muerto (Mg) (C3141)

D1 = ancho efectivo de la carga aplicada a cualquier profundidad (mm) (31163)

d = profundidad de la potencial superficie de falla debajo de la base de la excavacioacuten (mm) distancia horizontal entre la parte posterior de la cara de un muro y la liacutenea de centro de una carga aplicada (mm) (311572b) (31163)

Factores de Carga y combinaciones de carga

Los antecedentes de los factores de carga aquiacute especificados se desarrollan en el trabajo de Nowak (1992) junto con los factores de resistencia especificados en otras secciones de estas Especificaciones

La solicitacioacuten mayorada total se tomaraacute como

Q=sumηiγiQi (341-1)

donde

ηi = modificador de las cargas especificado en el Artiacuteculo 132

Qi = solicitaciones de las cargas aquiacute especificadasγi = factores de carga especificados en las Tablas 1 y 2

Los componentes y conexiones de un puente deberaacuten satisfacer la Ecuacioacuten 1321-1 para las combinaciones aplicables de solicitaciones extremas mayoradas seguacuten se especifica para cada uno de los siguientes estados liacutemites

bull RESISTENCIA I ndash Combinacioacuten de cargas baacutesica que representa el uso vehicular normal del puente sin viento

bull RESISTENCIA II ndash Combinacioacuten de cargas que representa el uso del puente por parte de vehiacuteculos de disentildeo especiales especificados por el Propietario vehiacuteculos de circulacioacuten restringida o ambos sin viento

bull RESISTENCIA III ndash Combinacioacuten de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 kmh

bull RESISTENCIA IV ndash Combinacioacuten de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas

Los factores de carga para gradiente de temperatura γTG y asentamiento γSE se deberiacutean adoptar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto Si no hay informacioacuten especiacutefica del proyecto que indique lo contrario γTG se puede tomar como

bull 00 en los estados liacutemites de resistencia y evento extremo

bull 10 en el estado liacutemite de servicio cuando no se considera la sobrecarga y

bull 050 en el estado liacutemite de servicio cuando se considera la sobrecarga

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute investigar la siguiente combinacioacuten en el estado liacutemite de servicio

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (341-2)

El factor de carga para sobrecarga en la combinacioacuten correspondiente a Evento Extremo I γEQ se deberaacute determinar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

requisito se puede anular

Luces Horizontales para el Traacutensito Vial

El ancho utilizable de las banquinas generalmente se deberiacutea tomar como el ancho pavimentado

La intencioacuten de las distancias miacutenimas especificadas entre el borde de los carriles de circulacioacuten y un objeto fijo es impedir la colisioacuten contra vehiacuteculos ligeramente descarrilados y aquellos que transportan cargas anchas

Cruces Ferroviarios

Las estructuras disentildeadas para cruzar sobre viacuteas ferroviarias deben satisfacer las normas establecidas y habitualmente empleadas por la empresa ferroviaria afectada Estas estructuras de cruce deben satisfacer las leyes federales estatales del condado y municipales aplicables

Se llama la atencioacuten del lector particularmente a los siguientes capiacutetulos del Manual for Railway Engineering (AREMA2003)

bull Capiacutetulo 7 ndash Estructuras de madera

bull Capiacutetulo 8 ndash Estructuras de Hormigoacuten y Fundaciones

bull Capiacutetulo 9 ndash Cruces Carretero-Ferroviarios

bull Capiacutetulo 15 ndash Estructuras de Acero y

bull Capiacutetulo 18 ndash Luces Libres

Los requisitos de las empresas ferroviarias afectadas y el Manual de AREMA se deberiacutean utilizar para determinar

bull Luces libres

bull Cargas

bull Proteccioacuten de pilas

bull Impermeabilizacioacuten y

bull Proteccioacuten contra explosiones

Ambiente

La geomorfologiacutea de un curso de agua por ejemplo de un curso fluvial es un estudio de la estructura y formacioacuten de las caracteriacutesticas de la tierra que se dan como resultado de las fuerzas del agua Para los propoacutesitos de esta seccioacuten esto implica la evaluacioacuten del potencial de agradacioacuten degradacioacuten o migracioacuten lateral del curso de agua

INVESTIGACIOacuteN DE LAS FUNDACIONES

Se debe llevar a cabo un estudio sub-superficial que incluya perforaciones y ensayos del suelo de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 104 a fin de obtener informacioacuten pertinente y suficiente para el disentildeo de las unidades de la subestructura En los estudios econoacutemicos y esteacuteticos realizados para determinar la ubicacioacuten y el tipo de puente se deberiacutean considerar el tipo y el costo de las fundaciones

Estudios Topograacuteficos

Se debe establecer la topografiacutea actual del sitio de emplazamiento del puente mediante mapas de curvas de nivel y fotografiacuteas Estos estudios deben incluir los antecedentes del predio en teacuterminos de los movimientos de masas de suelo erosioacuten de suelos y rocas y serpenteo de los cursos de agua

OBJETIVOS DE DISENtildeO

o Seguridad

En estas Especificaciones se incluyen requisitos miacutenimos para asegurar la seguridad estructural de los puentes en cuanto medios de transporte La filosofiacutea para

o Durabilidad

La intencioacuten de este artiacuteculo es reconocer la importancia de la corrosioacuten y el deterioro de los materiales estructurales para el comportamiento a largo plazo de un puente El Artiacuteculo 512 contiene otros requisitos referidos a la durabilidad

Aparte del deterioro del propio tablero de hormigoacuten el problema de mantenimiento maacutes frecuente en los puentes es la desintegracioacuten de los extremos de las vigas apoyos pedestales pilas y estribos provocada por la filtracioacuten de las sales transportadas por el agua a traveacutes de las uniones del tablero

o Inspeccionabilidad

El documento Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges exige escotillas de acceso de un tamantildeo miacutenimo de 750 mm x 1200 mm aberturas de mayor tamantildeo en los diafragmas interiores y ventilacioacuten mediante drenes o venteos protegidos con rejillas a intervalos no mayores de 15000 mm Estas recomendaciones se deberiacutean utilizar para los puentes disentildeados conforme con estas Especificaciones

o Mantenimiento

Se debe tener en cuenta la continuidad del traacutefico durante las operaciones de reemplazo ya sea realizando los reemplazos por etapas correspondientes a anchos parciales o bien utilizando una estructura paralela adyacente

o Transitabilidad

El tablero del puente se debe disentildear de manera que permita el movimiento suave del traacutefico En los caminos pavimentados se deberiacutea disponer una losa estructural de transicioacuten entre el acceso y el estribo del puente En los planos o en las especificaciones o requisitos especiales se deben indicar las tolerancias constructivas con respecto al perfil del tablero terminado

o Instalaciones para Servicios Puacuteblicos

Cuando resulte necesario se deberaacuten tomar recaudos para soportar y permitir el mantenimiento de las cantildeeriacuteas cables y demaacutes componentes de los servicios puacuteblicos

o Deformaciones

Los puentes se deberiacutean disentildear de manera de evitar los efectos estructurales o psicoloacutegicos indeseados que provocan las deformaciones A pesar de que salvo en el caso de los tableros de placas ortoacutetropas las limitaciones referidas a deflexiones y profundidad son optativas cualquier desviacioacuten importante de las praacutecticas relacionadas con la esbeltez y las deflexiones que en el pasado resultaron exitosas deberiacutea provocar la revisioacuten del disentildeo para determinar que el puente se comportaraacute satisfactoriamenteSi se emplean anaacutelisis dinaacutemicos eacutestos deben cumplir con los principios y requisitos del Artiacuteculo 47

En ausencia de otros criterios para las construcciones de acero aluminio yu hormigoacuten se pueden considerar los siguientes liacutemites de deflexioacuten

Carga vehicular general Longitud800 Cargas vehiculares yo peatonales Longitud1000 Carga vehicular sobre voladizos Longitud300 y Cargas vehiculares yo peatonales sobre

voladizos Longitud375

SECCIOacuteN 3 (SI) - CARGAS Y FACTORES DE CARGA

CARGAS Y FACTORES DE CARGA

Ademaacutes de las cargas tradicionales esta seccioacuten incluye las solicitaciones provocadas por colisiones sismos y asentamiento y distorsioacuten de la estructura

Las colisiones de vehiacuteculos y embarcaciones los sismos y la inestabilidad aeroelaacutestica desarrollan solicitaciones que dependen de la respuesta estructural Por lo tanto estas solicitaciones no se pueden determinar sin anaacutelisis yo ensayos

Simbologiacutea General

A = seccioacuten en planta de un teacutempano de hielo (mm2) coeficiente de aceleracioacuten siacutesmica profundidad del gradiente de temperatura (mm) (C3923) (3102) (3123)

AF = frecuencia anual de colapso de un elemento del puente (nuacutemeroAntildeo) (C3144)

a = longitud de desaceleracioacuten uniforme en frenado (mm) distancia truncada (mm)

aB = longitud media de dantildeo de proa (mm) (C364) (C395) (C3149)

as = longitud de dantildeo de proa de una barcaza de compuerta normalizada (mm) (31411)

B = longitud de dantildeo de proa de un buque (mm) (3149)

Be = ancho de excavacioacuten (mm) (311572b)

BM = manga (ancho) de una barcaza remolcadores de barcaza y barcos (mm) (C31451)

BP = ancho de un estribo de puente (mm) (31453)

BR = fuerza de frenado vehicular tasa baacutesica de desviacioacuten de una embarcacioacuten (332) (314523)

b = coeficiente de fuerza de frenado ancho de un elemento discreto de un muro vertical (mm) (C364) (31156)

bf = ancho de la carga aplicada o de una zapata (mm) (31163)

C = coeficiente para calcular fuerzas centriacutefugas constante para condiciones del terreno relacionada con la exposicioacuten al viento (363) (C3811)

Ca = coeficiente para la fuerza debida a la trituracioacuten del hielo (3922)

CD = coeficiente de arrastre (s2 Nm4) (3731)

CH = coeficiente de masa hidrodinaacutemica (3147)

CL = coeficiente de arrastre lateral (C3731)

Cn = coeficiente para inclinacioacuten del borde de ataque para calcular Fb (3922)

Csm = coeficiente de respuesta elaacutestica siacutesmica para el modo de vibracioacuten m (3101)

Csm = cohesioacuten del suelo (MPa) (31154)

cf = distancia entre la parte posterior de la cara de un muro y el frente de una carga aplicada o zapata (mm) (31163)

D = profundidad de empotramiento para muros permanente tipo pantalla formados por elementos verticales discretos (mm) (31156)

DB = profundidad de proa (mm) (C31451)

DE = profundidad miacutenima de la cubierta de suelo (mm) (3622)

Do = profundidad de empotramiento calculada para proporcionar equilibrio para pantallas con elementos verticales continuos por el meacutetodo simplificado (mm) (31156)

DWT = tamantildeo de una embarcacioacuten en base a su tonelaje de peso muerto (Mg) (C3141)

D1 = ancho efectivo de la carga aplicada a cualquier profundidad (mm) (31163)

d = profundidad de la potencial superficie de falla debajo de la base de la excavacioacuten (mm) distancia horizontal entre la parte posterior de la cara de un muro y la liacutenea de centro de una carga aplicada (mm) (311572b) (31163)

Factores de Carga y combinaciones de carga

Los antecedentes de los factores de carga aquiacute especificados se desarrollan en el trabajo de Nowak (1992) junto con los factores de resistencia especificados en otras secciones de estas Especificaciones

La solicitacioacuten mayorada total se tomaraacute como

Q=sumηiγiQi (341-1)

donde

ηi = modificador de las cargas especificado en el Artiacuteculo 132

Qi = solicitaciones de las cargas aquiacute especificadasγi = factores de carga especificados en las Tablas 1 y 2

Los componentes y conexiones de un puente deberaacuten satisfacer la Ecuacioacuten 1321-1 para las combinaciones aplicables de solicitaciones extremas mayoradas seguacuten se especifica para cada uno de los siguientes estados liacutemites

bull RESISTENCIA I ndash Combinacioacuten de cargas baacutesica que representa el uso vehicular normal del puente sin viento

bull RESISTENCIA II ndash Combinacioacuten de cargas que representa el uso del puente por parte de vehiacuteculos de disentildeo especiales especificados por el Propietario vehiacuteculos de circulacioacuten restringida o ambos sin viento

bull RESISTENCIA III ndash Combinacioacuten de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 kmh

bull RESISTENCIA IV ndash Combinacioacuten de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas

Los factores de carga para gradiente de temperatura γTG y asentamiento γSE se deberiacutean adoptar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto Si no hay informacioacuten especiacutefica del proyecto que indique lo contrario γTG se puede tomar como

bull 00 en los estados liacutemites de resistencia y evento extremo

bull 10 en el estado liacutemite de servicio cuando no se considera la sobrecarga y

bull 050 en el estado liacutemite de servicio cuando se considera la sobrecarga

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute investigar la siguiente combinacioacuten en el estado liacutemite de servicio

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (341-2)

El factor de carga para sobrecarga en la combinacioacuten correspondiente a Evento Extremo I γEQ se deberaacute determinar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

INVESTIGACIOacuteN DE LAS FUNDACIONES

Se debe llevar a cabo un estudio sub-superficial que incluya perforaciones y ensayos del suelo de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 104 a fin de obtener informacioacuten pertinente y suficiente para el disentildeo de las unidades de la subestructura En los estudios econoacutemicos y esteacuteticos realizados para determinar la ubicacioacuten y el tipo de puente se deberiacutean considerar el tipo y el costo de las fundaciones

Estudios Topograacuteficos

Se debe establecer la topografiacutea actual del sitio de emplazamiento del puente mediante mapas de curvas de nivel y fotografiacuteas Estos estudios deben incluir los antecedentes del predio en teacuterminos de los movimientos de masas de suelo erosioacuten de suelos y rocas y serpenteo de los cursos de agua

OBJETIVOS DE DISENtildeO

o Seguridad

En estas Especificaciones se incluyen requisitos miacutenimos para asegurar la seguridad estructural de los puentes en cuanto medios de transporte La filosofiacutea para

o Durabilidad

La intencioacuten de este artiacuteculo es reconocer la importancia de la corrosioacuten y el deterioro de los materiales estructurales para el comportamiento a largo plazo de un puente El Artiacuteculo 512 contiene otros requisitos referidos a la durabilidad

Aparte del deterioro del propio tablero de hormigoacuten el problema de mantenimiento maacutes frecuente en los puentes es la desintegracioacuten de los extremos de las vigas apoyos pedestales pilas y estribos provocada por la filtracioacuten de las sales transportadas por el agua a traveacutes de las uniones del tablero

o Inspeccionabilidad

El documento Guide Specifications for Design and Construction of Segmental Concrete Bridges exige escotillas de acceso de un tamantildeo miacutenimo de 750 mm x 1200 mm aberturas de mayor tamantildeo en los diafragmas interiores y ventilacioacuten mediante drenes o venteos protegidos con rejillas a intervalos no mayores de 15000 mm Estas recomendaciones se deberiacutean utilizar para los puentes disentildeados conforme con estas Especificaciones

o Mantenimiento

Se debe tener en cuenta la continuidad del traacutefico durante las operaciones de reemplazo ya sea realizando los reemplazos por etapas correspondientes a anchos parciales o bien utilizando una estructura paralela adyacente

o Transitabilidad

El tablero del puente se debe disentildear de manera que permita el movimiento suave del traacutefico En los caminos pavimentados se deberiacutea disponer una losa estructural de transicioacuten entre el acceso y el estribo del puente En los planos o en las especificaciones o requisitos especiales se deben indicar las tolerancias constructivas con respecto al perfil del tablero terminado

o Instalaciones para Servicios Puacuteblicos

Cuando resulte necesario se deberaacuten tomar recaudos para soportar y permitir el mantenimiento de las cantildeeriacuteas cables y demaacutes componentes de los servicios puacuteblicos

o Deformaciones

Los puentes se deberiacutean disentildear de manera de evitar los efectos estructurales o psicoloacutegicos indeseados que provocan las deformaciones A pesar de que salvo en el caso de los tableros de placas ortoacutetropas las limitaciones referidas a deflexiones y profundidad son optativas cualquier desviacioacuten importante de las praacutecticas relacionadas con la esbeltez y las deflexiones que en el pasado resultaron exitosas deberiacutea provocar la revisioacuten del disentildeo para determinar que el puente se comportaraacute satisfactoriamenteSi se emplean anaacutelisis dinaacutemicos eacutestos deben cumplir con los principios y requisitos del Artiacuteculo 47

En ausencia de otros criterios para las construcciones de acero aluminio yu hormigoacuten se pueden considerar los siguientes liacutemites de deflexioacuten

Carga vehicular general Longitud800 Cargas vehiculares yo peatonales Longitud1000 Carga vehicular sobre voladizos Longitud300 y Cargas vehiculares yo peatonales sobre

voladizos Longitud375

SECCIOacuteN 3 (SI) - CARGAS Y FACTORES DE CARGA

CARGAS Y FACTORES DE CARGA

Ademaacutes de las cargas tradicionales esta seccioacuten incluye las solicitaciones provocadas por colisiones sismos y asentamiento y distorsioacuten de la estructura

Las colisiones de vehiacuteculos y embarcaciones los sismos y la inestabilidad aeroelaacutestica desarrollan solicitaciones que dependen de la respuesta estructural Por lo tanto estas solicitaciones no se pueden determinar sin anaacutelisis yo ensayos

Simbologiacutea General

A = seccioacuten en planta de un teacutempano de hielo (mm2) coeficiente de aceleracioacuten siacutesmica profundidad del gradiente de temperatura (mm) (C3923) (3102) (3123)

AF = frecuencia anual de colapso de un elemento del puente (nuacutemeroAntildeo) (C3144)

a = longitud de desaceleracioacuten uniforme en frenado (mm) distancia truncada (mm)

aB = longitud media de dantildeo de proa (mm) (C364) (C395) (C3149)

as = longitud de dantildeo de proa de una barcaza de compuerta normalizada (mm) (31411)

B = longitud de dantildeo de proa de un buque (mm) (3149)

Be = ancho de excavacioacuten (mm) (311572b)

BM = manga (ancho) de una barcaza remolcadores de barcaza y barcos (mm) (C31451)

BP = ancho de un estribo de puente (mm) (31453)

BR = fuerza de frenado vehicular tasa baacutesica de desviacioacuten de una embarcacioacuten (332) (314523)

b = coeficiente de fuerza de frenado ancho de un elemento discreto de un muro vertical (mm) (C364) (31156)

bf = ancho de la carga aplicada o de una zapata (mm) (31163)

C = coeficiente para calcular fuerzas centriacutefugas constante para condiciones del terreno relacionada con la exposicioacuten al viento (363) (C3811)

Ca = coeficiente para la fuerza debida a la trituracioacuten del hielo (3922)

CD = coeficiente de arrastre (s2 Nm4) (3731)

CH = coeficiente de masa hidrodinaacutemica (3147)

CL = coeficiente de arrastre lateral (C3731)

Cn = coeficiente para inclinacioacuten del borde de ataque para calcular Fb (3922)

Csm = coeficiente de respuesta elaacutestica siacutesmica para el modo de vibracioacuten m (3101)

Csm = cohesioacuten del suelo (MPa) (31154)

cf = distancia entre la parte posterior de la cara de un muro y el frente de una carga aplicada o zapata (mm) (31163)

D = profundidad de empotramiento para muros permanente tipo pantalla formados por elementos verticales discretos (mm) (31156)

DB = profundidad de proa (mm) (C31451)

DE = profundidad miacutenima de la cubierta de suelo (mm) (3622)

Do = profundidad de empotramiento calculada para proporcionar equilibrio para pantallas con elementos verticales continuos por el meacutetodo simplificado (mm) (31156)

DWT = tamantildeo de una embarcacioacuten en base a su tonelaje de peso muerto (Mg) (C3141)

D1 = ancho efectivo de la carga aplicada a cualquier profundidad (mm) (31163)

d = profundidad de la potencial superficie de falla debajo de la base de la excavacioacuten (mm) distancia horizontal entre la parte posterior de la cara de un muro y la liacutenea de centro de una carga aplicada (mm) (311572b) (31163)

Factores de Carga y combinaciones de carga

Los antecedentes de los factores de carga aquiacute especificados se desarrollan en el trabajo de Nowak (1992) junto con los factores de resistencia especificados en otras secciones de estas Especificaciones

La solicitacioacuten mayorada total se tomaraacute como

Q=sumηiγiQi (341-1)

donde

ηi = modificador de las cargas especificado en el Artiacuteculo 132

Qi = solicitaciones de las cargas aquiacute especificadasγi = factores de carga especificados en las Tablas 1 y 2

Los componentes y conexiones de un puente deberaacuten satisfacer la Ecuacioacuten 1321-1 para las combinaciones aplicables de solicitaciones extremas mayoradas seguacuten se especifica para cada uno de los siguientes estados liacutemites

bull RESISTENCIA I ndash Combinacioacuten de cargas baacutesica que representa el uso vehicular normal del puente sin viento

bull RESISTENCIA II ndash Combinacioacuten de cargas que representa el uso del puente por parte de vehiacuteculos de disentildeo especiales especificados por el Propietario vehiacuteculos de circulacioacuten restringida o ambos sin viento

bull RESISTENCIA III ndash Combinacioacuten de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 kmh

bull RESISTENCIA IV ndash Combinacioacuten de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas

Los factores de carga para gradiente de temperatura γTG y asentamiento γSE se deberiacutean adoptar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto Si no hay informacioacuten especiacutefica del proyecto que indique lo contrario γTG se puede tomar como

bull 00 en los estados liacutemites de resistencia y evento extremo

bull 10 en el estado liacutemite de servicio cuando no se considera la sobrecarga y

bull 050 en el estado liacutemite de servicio cuando se considera la sobrecarga

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute investigar la siguiente combinacioacuten en el estado liacutemite de servicio

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (341-2)

El factor de carga para sobrecarga en la combinacioacuten correspondiente a Evento Extremo I γEQ se deberaacute determinar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

o Mantenimiento

Se debe tener en cuenta la continuidad del traacutefico durante las operaciones de reemplazo ya sea realizando los reemplazos por etapas correspondientes a anchos parciales o bien utilizando una estructura paralela adyacente

o Transitabilidad

El tablero del puente se debe disentildear de manera que permita el movimiento suave del traacutefico En los caminos pavimentados se deberiacutea disponer una losa estructural de transicioacuten entre el acceso y el estribo del puente En los planos o en las especificaciones o requisitos especiales se deben indicar las tolerancias constructivas con respecto al perfil del tablero terminado

o Instalaciones para Servicios Puacuteblicos

Cuando resulte necesario se deberaacuten tomar recaudos para soportar y permitir el mantenimiento de las cantildeeriacuteas cables y demaacutes componentes de los servicios puacuteblicos

o Deformaciones

Los puentes se deberiacutean disentildear de manera de evitar los efectos estructurales o psicoloacutegicos indeseados que provocan las deformaciones A pesar de que salvo en el caso de los tableros de placas ortoacutetropas las limitaciones referidas a deflexiones y profundidad son optativas cualquier desviacioacuten importante de las praacutecticas relacionadas con la esbeltez y las deflexiones que en el pasado resultaron exitosas deberiacutea provocar la revisioacuten del disentildeo para determinar que el puente se comportaraacute satisfactoriamenteSi se emplean anaacutelisis dinaacutemicos eacutestos deben cumplir con los principios y requisitos del Artiacuteculo 47

En ausencia de otros criterios para las construcciones de acero aluminio yu hormigoacuten se pueden considerar los siguientes liacutemites de deflexioacuten

Carga vehicular general Longitud800 Cargas vehiculares yo peatonales Longitud1000 Carga vehicular sobre voladizos Longitud300 y Cargas vehiculares yo peatonales sobre

voladizos Longitud375

SECCIOacuteN 3 (SI) - CARGAS Y FACTORES DE CARGA

CARGAS Y FACTORES DE CARGA

Ademaacutes de las cargas tradicionales esta seccioacuten incluye las solicitaciones provocadas por colisiones sismos y asentamiento y distorsioacuten de la estructura

Las colisiones de vehiacuteculos y embarcaciones los sismos y la inestabilidad aeroelaacutestica desarrollan solicitaciones que dependen de la respuesta estructural Por lo tanto estas solicitaciones no se pueden determinar sin anaacutelisis yo ensayos

Simbologiacutea General

A = seccioacuten en planta de un teacutempano de hielo (mm2) coeficiente de aceleracioacuten siacutesmica profundidad del gradiente de temperatura (mm) (C3923) (3102) (3123)

AF = frecuencia anual de colapso de un elemento del puente (nuacutemeroAntildeo) (C3144)

a = longitud de desaceleracioacuten uniforme en frenado (mm) distancia truncada (mm)

aB = longitud media de dantildeo de proa (mm) (C364) (C395) (C3149)

as = longitud de dantildeo de proa de una barcaza de compuerta normalizada (mm) (31411)

B = longitud de dantildeo de proa de un buque (mm) (3149)

Be = ancho de excavacioacuten (mm) (311572b)

BM = manga (ancho) de una barcaza remolcadores de barcaza y barcos (mm) (C31451)

BP = ancho de un estribo de puente (mm) (31453)

BR = fuerza de frenado vehicular tasa baacutesica de desviacioacuten de una embarcacioacuten (332) (314523)

b = coeficiente de fuerza de frenado ancho de un elemento discreto de un muro vertical (mm) (C364) (31156)

bf = ancho de la carga aplicada o de una zapata (mm) (31163)

C = coeficiente para calcular fuerzas centriacutefugas constante para condiciones del terreno relacionada con la exposicioacuten al viento (363) (C3811)

Ca = coeficiente para la fuerza debida a la trituracioacuten del hielo (3922)

CD = coeficiente de arrastre (s2 Nm4) (3731)

CH = coeficiente de masa hidrodinaacutemica (3147)

CL = coeficiente de arrastre lateral (C3731)

Cn = coeficiente para inclinacioacuten del borde de ataque para calcular Fb (3922)

Csm = coeficiente de respuesta elaacutestica siacutesmica para el modo de vibracioacuten m (3101)

Csm = cohesioacuten del suelo (MPa) (31154)

cf = distancia entre la parte posterior de la cara de un muro y el frente de una carga aplicada o zapata (mm) (31163)

D = profundidad de empotramiento para muros permanente tipo pantalla formados por elementos verticales discretos (mm) (31156)

DB = profundidad de proa (mm) (C31451)

DE = profundidad miacutenima de la cubierta de suelo (mm) (3622)

Do = profundidad de empotramiento calculada para proporcionar equilibrio para pantallas con elementos verticales continuos por el meacutetodo simplificado (mm) (31156)

DWT = tamantildeo de una embarcacioacuten en base a su tonelaje de peso muerto (Mg) (C3141)

D1 = ancho efectivo de la carga aplicada a cualquier profundidad (mm) (31163)

d = profundidad de la potencial superficie de falla debajo de la base de la excavacioacuten (mm) distancia horizontal entre la parte posterior de la cara de un muro y la liacutenea de centro de una carga aplicada (mm) (311572b) (31163)

Factores de Carga y combinaciones de carga

Los antecedentes de los factores de carga aquiacute especificados se desarrollan en el trabajo de Nowak (1992) junto con los factores de resistencia especificados en otras secciones de estas Especificaciones

La solicitacioacuten mayorada total se tomaraacute como

Q=sumηiγiQi (341-1)

donde

ηi = modificador de las cargas especificado en el Artiacuteculo 132

Qi = solicitaciones de las cargas aquiacute especificadasγi = factores de carga especificados en las Tablas 1 y 2

Los componentes y conexiones de un puente deberaacuten satisfacer la Ecuacioacuten 1321-1 para las combinaciones aplicables de solicitaciones extremas mayoradas seguacuten se especifica para cada uno de los siguientes estados liacutemites

bull RESISTENCIA I ndash Combinacioacuten de cargas baacutesica que representa el uso vehicular normal del puente sin viento

bull RESISTENCIA II ndash Combinacioacuten de cargas que representa el uso del puente por parte de vehiacuteculos de disentildeo especiales especificados por el Propietario vehiacuteculos de circulacioacuten restringida o ambos sin viento

bull RESISTENCIA III ndash Combinacioacuten de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 kmh

bull RESISTENCIA IV ndash Combinacioacuten de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas

Los factores de carga para gradiente de temperatura γTG y asentamiento γSE se deberiacutean adoptar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto Si no hay informacioacuten especiacutefica del proyecto que indique lo contrario γTG se puede tomar como

bull 00 en los estados liacutemites de resistencia y evento extremo

bull 10 en el estado liacutemite de servicio cuando no se considera la sobrecarga y

bull 050 en el estado liacutemite de servicio cuando se considera la sobrecarga

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute investigar la siguiente combinacioacuten en el estado liacutemite de servicio

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (341-2)

El factor de carga para sobrecarga en la combinacioacuten correspondiente a Evento Extremo I γEQ se deberaacute determinar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

SECCIOacuteN 3 (SI) - CARGAS Y FACTORES DE CARGA

CARGAS Y FACTORES DE CARGA

Ademaacutes de las cargas tradicionales esta seccioacuten incluye las solicitaciones provocadas por colisiones sismos y asentamiento y distorsioacuten de la estructura

Las colisiones de vehiacuteculos y embarcaciones los sismos y la inestabilidad aeroelaacutestica desarrollan solicitaciones que dependen de la respuesta estructural Por lo tanto estas solicitaciones no se pueden determinar sin anaacutelisis yo ensayos

Simbologiacutea General

A = seccioacuten en planta de un teacutempano de hielo (mm2) coeficiente de aceleracioacuten siacutesmica profundidad del gradiente de temperatura (mm) (C3923) (3102) (3123)

AF = frecuencia anual de colapso de un elemento del puente (nuacutemeroAntildeo) (C3144)

a = longitud de desaceleracioacuten uniforme en frenado (mm) distancia truncada (mm)

aB = longitud media de dantildeo de proa (mm) (C364) (C395) (C3149)

as = longitud de dantildeo de proa de una barcaza de compuerta normalizada (mm) (31411)

B = longitud de dantildeo de proa de un buque (mm) (3149)

Be = ancho de excavacioacuten (mm) (311572b)

BM = manga (ancho) de una barcaza remolcadores de barcaza y barcos (mm) (C31451)

BP = ancho de un estribo de puente (mm) (31453)

BR = fuerza de frenado vehicular tasa baacutesica de desviacioacuten de una embarcacioacuten (332) (314523)

b = coeficiente de fuerza de frenado ancho de un elemento discreto de un muro vertical (mm) (C364) (31156)

bf = ancho de la carga aplicada o de una zapata (mm) (31163)

C = coeficiente para calcular fuerzas centriacutefugas constante para condiciones del terreno relacionada con la exposicioacuten al viento (363) (C3811)

Ca = coeficiente para la fuerza debida a la trituracioacuten del hielo (3922)

CD = coeficiente de arrastre (s2 Nm4) (3731)

CH = coeficiente de masa hidrodinaacutemica (3147)

CL = coeficiente de arrastre lateral (C3731)

Cn = coeficiente para inclinacioacuten del borde de ataque para calcular Fb (3922)

Csm = coeficiente de respuesta elaacutestica siacutesmica para el modo de vibracioacuten m (3101)

Csm = cohesioacuten del suelo (MPa) (31154)

cf = distancia entre la parte posterior de la cara de un muro y el frente de una carga aplicada o zapata (mm) (31163)

D = profundidad de empotramiento para muros permanente tipo pantalla formados por elementos verticales discretos (mm) (31156)

DB = profundidad de proa (mm) (C31451)

DE = profundidad miacutenima de la cubierta de suelo (mm) (3622)

Do = profundidad de empotramiento calculada para proporcionar equilibrio para pantallas con elementos verticales continuos por el meacutetodo simplificado (mm) (31156)

DWT = tamantildeo de una embarcacioacuten en base a su tonelaje de peso muerto (Mg) (C3141)

D1 = ancho efectivo de la carga aplicada a cualquier profundidad (mm) (31163)

d = profundidad de la potencial superficie de falla debajo de la base de la excavacioacuten (mm) distancia horizontal entre la parte posterior de la cara de un muro y la liacutenea de centro de una carga aplicada (mm) (311572b) (31163)

Factores de Carga y combinaciones de carga

Los antecedentes de los factores de carga aquiacute especificados se desarrollan en el trabajo de Nowak (1992) junto con los factores de resistencia especificados en otras secciones de estas Especificaciones

La solicitacioacuten mayorada total se tomaraacute como

Q=sumηiγiQi (341-1)

donde

ηi = modificador de las cargas especificado en el Artiacuteculo 132

Qi = solicitaciones de las cargas aquiacute especificadasγi = factores de carga especificados en las Tablas 1 y 2

Los componentes y conexiones de un puente deberaacuten satisfacer la Ecuacioacuten 1321-1 para las combinaciones aplicables de solicitaciones extremas mayoradas seguacuten se especifica para cada uno de los siguientes estados liacutemites

bull RESISTENCIA I ndash Combinacioacuten de cargas baacutesica que representa el uso vehicular normal del puente sin viento

bull RESISTENCIA II ndash Combinacioacuten de cargas que representa el uso del puente por parte de vehiacuteculos de disentildeo especiales especificados por el Propietario vehiacuteculos de circulacioacuten restringida o ambos sin viento

bull RESISTENCIA III ndash Combinacioacuten de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 kmh

bull RESISTENCIA IV ndash Combinacioacuten de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas

Los factores de carga para gradiente de temperatura γTG y asentamiento γSE se deberiacutean adoptar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto Si no hay informacioacuten especiacutefica del proyecto que indique lo contrario γTG se puede tomar como

bull 00 en los estados liacutemites de resistencia y evento extremo

bull 10 en el estado liacutemite de servicio cuando no se considera la sobrecarga y

bull 050 en el estado liacutemite de servicio cuando se considera la sobrecarga

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute investigar la siguiente combinacioacuten en el estado liacutemite de servicio

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (341-2)

El factor de carga para sobrecarga en la combinacioacuten correspondiente a Evento Extremo I γEQ se deberaacute determinar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Ca = coeficiente para la fuerza debida a la trituracioacuten del hielo (3922)

CD = coeficiente de arrastre (s2 Nm4) (3731)

CH = coeficiente de masa hidrodinaacutemica (3147)

CL = coeficiente de arrastre lateral (C3731)

Cn = coeficiente para inclinacioacuten del borde de ataque para calcular Fb (3922)

Csm = coeficiente de respuesta elaacutestica siacutesmica para el modo de vibracioacuten m (3101)

Csm = cohesioacuten del suelo (MPa) (31154)

cf = distancia entre la parte posterior de la cara de un muro y el frente de una carga aplicada o zapata (mm) (31163)

D = profundidad de empotramiento para muros permanente tipo pantalla formados por elementos verticales discretos (mm) (31156)

DB = profundidad de proa (mm) (C31451)

DE = profundidad miacutenima de la cubierta de suelo (mm) (3622)

Do = profundidad de empotramiento calculada para proporcionar equilibrio para pantallas con elementos verticales continuos por el meacutetodo simplificado (mm) (31156)

DWT = tamantildeo de una embarcacioacuten en base a su tonelaje de peso muerto (Mg) (C3141)

D1 = ancho efectivo de la carga aplicada a cualquier profundidad (mm) (31163)

d = profundidad de la potencial superficie de falla debajo de la base de la excavacioacuten (mm) distancia horizontal entre la parte posterior de la cara de un muro y la liacutenea de centro de una carga aplicada (mm) (311572b) (31163)

Factores de Carga y combinaciones de carga

Los antecedentes de los factores de carga aquiacute especificados se desarrollan en el trabajo de Nowak (1992) junto con los factores de resistencia especificados en otras secciones de estas Especificaciones

La solicitacioacuten mayorada total se tomaraacute como

Q=sumηiγiQi (341-1)

donde

ηi = modificador de las cargas especificado en el Artiacuteculo 132

Qi = solicitaciones de las cargas aquiacute especificadasγi = factores de carga especificados en las Tablas 1 y 2

Los componentes y conexiones de un puente deberaacuten satisfacer la Ecuacioacuten 1321-1 para las combinaciones aplicables de solicitaciones extremas mayoradas seguacuten se especifica para cada uno de los siguientes estados liacutemites

bull RESISTENCIA I ndash Combinacioacuten de cargas baacutesica que representa el uso vehicular normal del puente sin viento

bull RESISTENCIA II ndash Combinacioacuten de cargas que representa el uso del puente por parte de vehiacuteculos de disentildeo especiales especificados por el Propietario vehiacuteculos de circulacioacuten restringida o ambos sin viento

bull RESISTENCIA III ndash Combinacioacuten de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 kmh

bull RESISTENCIA IV ndash Combinacioacuten de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas

Los factores de carga para gradiente de temperatura γTG y asentamiento γSE se deberiacutean adoptar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto Si no hay informacioacuten especiacutefica del proyecto que indique lo contrario γTG se puede tomar como

bull 00 en los estados liacutemites de resistencia y evento extremo

bull 10 en el estado liacutemite de servicio cuando no se considera la sobrecarga y

bull 050 en el estado liacutemite de servicio cuando se considera la sobrecarga

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute investigar la siguiente combinacioacuten en el estado liacutemite de servicio

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (341-2)

El factor de carga para sobrecarga en la combinacioacuten correspondiente a Evento Extremo I γEQ se deberaacute determinar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

donde

ηi = modificador de las cargas especificado en el Artiacuteculo 132

Qi = solicitaciones de las cargas aquiacute especificadasγi = factores de carga especificados en las Tablas 1 y 2

Los componentes y conexiones de un puente deberaacuten satisfacer la Ecuacioacuten 1321-1 para las combinaciones aplicables de solicitaciones extremas mayoradas seguacuten se especifica para cada uno de los siguientes estados liacutemites

bull RESISTENCIA I ndash Combinacioacuten de cargas baacutesica que representa el uso vehicular normal del puente sin viento

bull RESISTENCIA II ndash Combinacioacuten de cargas que representa el uso del puente por parte de vehiacuteculos de disentildeo especiales especificados por el Propietario vehiacuteculos de circulacioacuten restringida o ambos sin viento

bull RESISTENCIA III ndash Combinacioacuten de cargas que representa el puente expuesto a vientos de velocidades superiores a 90 kmh

bull RESISTENCIA IV ndash Combinacioacuten de cargas que representa relaciones muy elevadas entre las solicitaciones provocadas por las cargas permanentes y las provocadas por las sobrecargas

Los factores de carga para gradiente de temperatura γTG y asentamiento γSE se deberiacutean adoptar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto Si no hay informacioacuten especiacutefica del proyecto que indique lo contrario γTG se puede tomar como

bull 00 en los estados liacutemites de resistencia y evento extremo

bull 10 en el estado liacutemite de servicio cuando no se considera la sobrecarga y

bull 050 en el estado liacutemite de servicio cuando se considera la sobrecarga

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute investigar la siguiente combinacioacuten en el estado liacutemite de servicio

DC + DW + EH + EV + ES + WA + CR + SH + TG + EL (341-2)

El factor de carga para sobrecarga en la combinacioacuten correspondiente a Evento Extremo I γEQ se deberaacute determinar en base a las caracteriacutesticas especiacuteficas de cada proyecto

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Factores de Carga para Cargas Constructivas

Los factores de carga aquiacute presentados no deberiacutean aliviarle al contratista de la responsabilidad por la seguridad y el control de dantildeos durante la construccioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Factores de Carga para Fuerzas de Tesado y Postesado

Fuerzas de Tesado

A menos que el Propietario especifique lo contrario las fuerzas de disentildeo para tesado en servicio no deberaacuten ser menores que 13 veces la reaccioacuten a la carga permanente en el apoyo adyacente al punto de tesado

Fuerza para las Zonas de Anclaje de Postesado

La fuerza de disentildeo para las zonas de anclaje de postesado se deberaacute tomar como 12 veces la maacutexima fuerza de tesado

CARGAS PERMANENTES

Cargas Permanentes DC DW y EV

La carga permanente deberaacute incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma superficie de rodamiento futuras sobrecapas y ensanchamientos previstos

En ausencia de informacioacuten maacutes precisa para las cargas permanentes se pueden utilizar las densidades especificadas en la Tabla 1

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

SECCIOacuteN 4 (SI) - ANAacuteLISIS Y EVALUACIOacuteN ESTRUCTURAL

CAMPO DE APLICACIOacuteN

Esta seccioacuten describe meacutetodos de anaacutelisis adecuados para el disentildeo y la evaluacioacuten de puentes y se limita a la modelacioacuten de las estructuras y a la determinacioacuten de las solicitaciones

Tambieacuten se pueden emplear otros meacutetodos de anaacutelisis siempre que eacutestos se basen en caracteriacutesticas documentadas de los materiales y satisfagan las condiciones de equilibrio y compatibilidad

En general las estructuras de los puentes se han de analizar elaacutesticamente Sin embargo esta seccioacuten permite utilizar anaacutelisis inelaacutesticos o redistribuir las solicitaciones en algunas superestructuras de vigas continuas

MEacuteTODOS DE ANAacuteLISIS ESTRUCTURAL ACEPTABLES

Se puede utilizar cualquier meacutetodo de anaacutelisis que satisfaga los requisitos de equilibrio y compatibilidad y que utilice relaciones tensioacuten-deformacioacuten para los materiales propuestos incluyendo pero no limitados a

bull Meacutetodos claacutesicos de fuerza y desplazamientos

bull Meacutetodo de las diferencias finitas

bull Meacutetodo de los elementos finitos

bull Meacutetodo de las placas plegadas

bull Meacutetodo de las fajas finitas

bull Analogiacutea de la grilla

bull Meacutetodos de las series u otros meacutetodos armoacutenicos

bull Meacutetodos basados en la formacioacuten de roacutetulas plaacutesticas y

bull Meacutetodo de las liacuteneas de fluencia

El Disentildeador seraacute responsable por la implementacioacuten de los programas computacionales utilizados para facilitar el anaacutelisis estructural y por la interpretacioacuten y uso de los resultados obtenidos

En la documentacioacuten teacutecnica se deberaacute especificar el nombre versioacuten y fecha de lanzamiento del software utilizado

MODELOS MATEMAacuteTICOS

Los modelos matemaacuteticos deberaacuten incluir las cargas geometriacutea y comportamiento de los materiales de la estructura y cuando corresponda las caracteriacutesticas de respuesta de las fundaciones El modelo se deberaacute elegir en base a los estados liacutemites investigados la solicitacioacuten a cuantificar y la precisioacuten requerida

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

A menos que se permitida lo contrario la consideracioacuten de las barreras compuestas continuas se deberaacute limitar a los estados liacutemites de servicio y fatiga y a la evaluacioacuten estructural

La rigidez de las barandas estructuralmente discontinuas cordones medianas elevadas y barreras no se deberaacute considerar en el anaacutelisis estructural

A los fines de la presente seccioacuten en el modelo matemaacutetico de la fundacioacuten se deberaacute incluir una representacioacuten adecuada del suelo yo roca que soporta el puente

Comportamiento de los Materiales Estructurales

Comportamiento Elaacutestico vs Comportamiento Inelaacutestico

Para los propoacutesitos del anaacutelisis se deberaacute considerar que los materiales estructurales se comportan linealmente hasta un liacutemite elaacutestico e inelaacutesticamente luego de superar dicho liacutemite

Las acciones en el estado liacutemite correspondiente a evento extremo se pueden acomodar tanto en el rango inelaacutestico como en el rango elaacutestico

Comportamiento Elaacutestico

Las propiedades y caracteriacutesticas de elasticidad de los materiales deberaacuten satisfacer los requisitos de las Secciones 5 6 7 y 8 Cuando corresponda los cambios que sufren estos valores debido a la maduracioacuten del hormigoacuten y a los efectos ambientales se deberiacutean incluir en el modelo

Comportamiento Inelaacutestico

Siempre que sea teacutecnicamente posible el mecanismo de falla preferido se deberaacute basar en una respuesta que en general permita grandes deformaciones que sirvan de advertencia antes de una falla estructural

El mecanismo seleccionado se deberiacutea utilizar para estimar la solicitacioacuten extrema que se puede aplicar adyacente a una roacutetula

La sobrerresistencia no intencional de un componente puede provocar la formacioacuten de una roacutetula plaacutestica en una ubicacioacuten no deseada generando un mecanismo diferente al proyectado

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Teoriacutea de las Grandes Deformaciones

Si la deformacioacuten de la estructura origina un cambio significativo de las solicitaciones en las ecuaciones de equilibrio se deberaacuten considerar los efectos de la deformacioacuten

Los efectos de la deformacioacuten y falta de linealidad geomeacutetrica de los componentes se deberaacute incluir en los anaacutelisis de estabilidad y en los anaacutelisis de grandes deformaciones

Para los componentes de hormigoacuten esbeltos comprimidos el anaacutelisis deberaacute considerar las caracteriacutesticas de los materiales que variacutean en funcioacuten del tiempo y las tensiones

En el anaacutelisis de poacuterticos y cerchas se deberiacutean considerar los efectos de la interaccioacuten entre las fuerzas de traccioacuten y compresioacuten axial en componentes adyacentes

Meacutetodos Aproximados

Cuando las Secciones 5 6 y 7 lo permitan los efectos de la deformacioacuten sobre las solicitaciones en vigas- columna y arcos que satisfacen los requisitos de estas Especificaciones se pueden aproximar por el meacutetodo de ajuste de un solo paso conocido como amplificacioacuten de momentos

Amplificacioacuten de Momentos minus Vigas-Columna

Los momentos o tensiones mayorados se pueden incrementar para que reflejen los efectos de las deformaciones de la siguiente manera

y donde

Pu = carga axial mayorada (N)

Pe = carga de pandeo de Euler (N)

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

φ = factor de resistencia para compresioacuten axial especificado en las Secciones 5 6 y 7 seguacuten corresponda

M2b= momento en el elemento comprimido debido a las cargas gravitatorias mayoradas que no provoca desplazamiento lateral apreciable calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2b = tensioacuten correspondiente a M2b (MPa)

M2s = momento en un elemento comprimido debido a cargas laterales o gravitatorias mayoradas que provocan un desplazamiento lateral Δ mayor que lu1500 calculado mediante un anaacutelisis de poacutertico elaacutestico convencional de primer orden siempre positivo (Nmm)

f2s = tensioacuten correspondiente a M2s (MPa)

Para columnas compuestas de acerohormigoacuten la carga de pandeo de Euler Pe se deberaacute determinar como se especifica en el Artiacuteculo 6951 Para todos los demaacutes casos Pe se deberaacute tomar como

donde

lu = longitud no apoyada de un elemento comprimido (mm)

K= factor de longitud efectiva como se especifica en el Artiacuteculo 4625

E = moacutedulo de elasticidad (MPa)

I = momento de inercia respecto del eje considerado (mm4)

Para los elementos comprimidos de hormigoacuten tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 5743

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral δs se deberaacute tomar como 10 a menos que un anaacutelisis indique que se puede utilizar un valor menor Para los elementos no arriostrados contra el desplazamiento lateral δb se deberaacute determinar como para un elemento arriostrado y δs como para un elemento no arriostrado

Para los elementos arriostrados contra el desplazamiento lateral y sin cargas transversales entre apoyos Cm se puede tomar como

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

donde

M1b = menor momento de extremo

M2b = mayor momento de extremo

La relacioacuten M1bM2b se considera positiva si el componente se flexiona con una uacutenica curvatura y negativo si se flexiona con doble curvatura

Para todos los demaacutes casos Cm se deberaacute tomar como 10

En las estructuras que no estaacuten arriostradas contra el desplazamiento lateral los elementos flexionados y unidades de la fundacioacuten que forman poacuterticos con el elemento comprimido se deberaacuten disentildear para la sumatoria de los momentos de extremo del elemento comprimido en la unioacuten

Amplificacioacuten de Momentos Arcos

Los momentos debidos a sobrecargas e impactos obtenidos mediante un anaacutelisis de pequentildeas deformaciones se deberaacuten amplificar aplicando el factor de amplificacioacuten 1113089b seguacuten lo especificado en el Artiacuteculo 45322b con las siguientes definiciones

lu = semilongitud de la nervadura del arco (mm)

K=factor de longitud efectiva especificado en la Tabla 1

Cm = 10

Meacutetodos Refinados

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

El equilibrio flexional en una posicioacuten deformada se puede satisfacer iterativamente resolviendo un conjunto de ecuaciones simultaacuteneas o bien evaluando una solucioacuten cerrada formulada utilizando la geometriacutea desplazada

SECCIOacuteN 5 (SI) - ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

ESTRUCTURAS DE HORMIGOacuteN

Los requisitos de la presente seccioacuten se aplican al disentildeo de elementos de puentes y muros de sostenimiento construidos de hormigoacuten de densidad normal o de baja densidad y armado con barras de acero mallas soldadas de alambre yo cables o barras de pretensado Excepto en aquellos casos en los cuales expresamente se permiten resistencias mayores los requisitos se basan en resistencias del hormigoacuten comprendidas entre 16 y 70 MPa

PROPIEDADES DE LOS MATERIALESDe acuerdo con el documento AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications todos los materiales y ensayos deben satisfacer las normas aplicables incluidas en el documento AASHTO Standard Specifications for Transportation Materials and Methods of Sampling and Testing yo las normas ASTM

Ocasionalmente se pueden utilizar materiales diferentes a los incluidos en la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications por ejemplo cuando se modifican los hormigones para obtener resistencias muy elevadas introduciendo aditivos especiales tales como

Vapores de siacutelice Cementos diferentes a los cementos poacutertland o mezclas de cemento hidraacuteulico y Cementos de elevada resistencia a edad temprana patentados Escoria granulada triturada y Otros tipos de materiales cementicios yo puzolaacutenicos

En estos casos las propiedades especificadas de dichos materiales se deberiacutean medir utilizando el procedimiento de ensayo definido en la documentacioacuten teacutecnica

Hormigoacuten Normal y Estructural de Baja Densidad

Resistencia a la Compresioacuten

La documentacioacuten teacutecnica deberaacute indicar la resistencia a la compresioacuten especificada fc o la clase de hormigoacuten para cada componente

Soacutelo se deberaacuten utilizar hormigones con resistencias de disentildeo mayores que 70 MPa si alguacuten artiacuteculo especiacutefico asiacute lo permite o si se realizan ensayos fiacutesicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigoacuten y las demaacutes propiedades No se deberiacutean utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa en aplicaciones estructurales

La resistencia a la compresioacuten especificada para el hormigoacuten y los tableros pretensados no deberaacute ser menor que 28 MPa

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentacioacuten teacutecnica deberaacute especificar la densidad secada en aire la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicacioacuten

Para los hormigones de las Clases A A(AE) y P utilizados en o sobre agua salada se deberaacute especificar que la relacioacuten agua cemento no debe ser mayor que 045

Se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes los demaacutes materiales cementicios no debe ser mayor que 475 kgm3 excepto para el hormigoacuten de la Clase P (HPC) para el cual se deberaacute especificar que la sumatoria del cemento poacutertland maacutes otros materiales cementicios no debe ser mayor que 593 kgm3

Se deberaacute especificar hormigoacuten con aire incorporado designado AE en la Tabla C1 si el hormigoacuten estaraacute sujeto a ciclos de congelamiento y deshielo y expuesto a sales anticongelantes agua de mar u otros ambientes potencialmente perjudiciales

Coeficiente de Expansioacuten Teacutermica

El coeficiente de expansioacuten teacutermica se deberiacutea determinar realizando ensayos en laboratorio sobre la mezcla especiacutefica a utilizarEn ausencia de datos maacutes precisos el coeficiente de expansioacuten teacutermica se puede tomar como

bull Para hormigoacuten de densidad normal 108 times 10-6oC y bull Para hormigoacuten de baja densidad 90 times 10-6oC

Contraccioacuten y Fluencia Lenta

La contraccioacuten y la fluencia lenta del hormigoacuten son propiedades variables que dependen de diversos factores algunos de los cuales pueden ser desconocidos en el momento del disentildeo

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Si no se realizan ensayos fiacutesicos especiacuteficos y no se cuenta con experiencia previa con los materiales especiacuteficos que se han de utilizar no se puede esperar que los meacutetodos empiacutericos a los cuales hacen referencia estas Especificaciones permitan obtener resultados con errores menores que plusmn50 por ciento

Para los puentes construidos por segmentos se deberaacute hacer una estimacioacuten maacutes precisa incluyendo los efectos de

Los materiales especiacuteficos Las dimensiones estructurales Las condiciones en el sitio de emplazamiento y Los meacutetodos constructivos

Fluencia Lenta

El coeficiente de fluencia lenta se puede tomar como

donde

H = humedad relativa (porcentaje)

kc = factor que considera el efecto de la relacioacuten volumen-superficie del componente especificado en la Figura 1

kf = factor que considera el efecto de la resistencia del hormigoacuten

t = madurez del hormigoacuten (diacuteas)

ti = edad del hormigoacuten cuando se aplica inicialmente la carga (diacuteas)

En ausencia de mejor informacioacuten H se puede tomar de la Figura 54233-1

fc = resistencia especificada a la compresioacuten a 28 diacuteas (MPa)

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Factor kc para diferentes relaciones volumen-superficie

La maacutexima relacioacuten VS considerada para el desarrollo de la Figura1 y la Ecuacioacuten C1 fue de 150mm En basea investigaciones presentadas en 1975 por el Comiteacute PCI sobre peacuterdidas de pretensado la fluencia lenta permanece praacutecticamente constante para relaciones VS mayores que 150 mm Por lo tanto en la Ecuacioacuten C1 VS se deberiacutea limitar a 150 mm

Acero de las Armaduras

Las barras de armadura el alambre conformado el alambre estirado en friacuteo las mallas soldadas de alambre liso y las mallas soldadas de alambre conformado deberaacuten satisfacer los requisitos para materiales especificados en el Artiacuteculo 92 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Las armaduras deberaacuten ser conformadas excepto que para espirales estribos cerrados y mallas de alambre se podraacuten utilizar barras lisas o alambre liso

La tensioacuten de fluencia nominal deberaacute ser la miacutenima especificada para el grado de acero seleccionado excepto que para propoacutesitos de disentildeo no se deberaacuten utilizar tensiones de fluencia superiores a 520 MPa La tensioacuten de fluencia o grado de las barras o alambres se deberaacuten indicar en la documentacioacuten teacutecnica Soacutelo se podraacuten utilizar barras con tensiones de fluencia menores que 420 MPa con aprobacioacuten del Propietario

Moacutedulo de Elasticidad

El moacutedulo de elasticidad del acero de las armaduras Es se deberaacute asumir igual a 200000 MPa

Aplicaciones EspecialesLas armaduras que se han de soldar deberaacuten ser indicadas en la documentacioacuten teacutecnica y ademaacutes se deberaacute especificar el procedimiento de soldadura a utilizar

Las ubicaciones en las cuales se utilizaraacuten armaduras recubiertas con resina epoxi se deberaacuten identificar en la documentacioacuten teacutecnica

Acero de Pretensado

Los cables de siete alambres no recubiertos aliviados de tensiones o de baja relajacioacuten o las barras de alta resistencia lisas o conformadas no recubiertas deberaacuten satisfacer las siguientes normas para materiales seguacuten lo especificado en AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

AASHTO M 203M 203M (ASTM A 416A 416M) o bien AASHTO M 275M 275M (ASTM A 722A 722M)

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Para estos aceros la resistencia a la traccioacuten y la tensioacuten de fluencia se pueden tomar como se especifica en la Tabla 1

Si la documentacioacuten teacutecnica incluye todos los detalles del pretensado estos documentos deberaacuten indicar el tamantildeo y el grado o el tipo de acero Si los planos soacutelo indican las fuerzas de pretensado y sus puntos de aplicacioacuten la eleccioacuten del tamantildeo y tipo de acero quedaraacute a opcioacuten del Contratista sujeto a la aprobacioacuten del Ingeniero

Moacutedulo de Elasticidad

En ausencia de datos maacutes precisos el moacutedulo de elasticidad de los aceros de pretensado en base al aacuterea nominal de la seccioacuten transversal se puede tomar como

para cables Ep =

197000 MPa y para barras Ep = 207000 MPa

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Dispositivos de Anclaje y Acoplamiento para Postesado

Los dispositivos de anclaje y acoplamiento para los tendones de postesado deberaacuten satisfacer los requisitos del Artiacuteculo 1032 de la norma AASHTO LRFD Bridge Construction Specifications

Los tendones anclajes accesorios y acoplamientos se deberaacuten proteger contra la corrosioacuten

SECCIOacuteN 6 (SI) - ESTRUCTURAS DE ACERO

ESTRUCTURAS DE ACERO

Esta seccioacuten abarca al disentildeo de elementos de acero empalmes y uniones para estructuras de vigas poacuterticos celosiacuteas y arcos sistemas atirantados y colgantes y sistemas con tableros metaacutelicos seguacuten corresponda

La mayor parte de los requisitos referentes al dimensionamiento de los componentes principales estaacuten agrupados por accioacuten estructural

Traccioacuten y combinacioacuten de traccioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 68) Compresioacuten y combinacioacuten de compresioacuten y flexioacuten (Artiacuteculo 69) Flexioacuten y corte flexional

o Secciones tipocajoacuten (Artiacuteculo611) o Secciones varias (Artiacuteculo 612)o Secciones doble Te (Artiacuteculo 610)

El Artiacuteculo 613 contiene requisitos para uniones y empalmes

El Artiacuteculo 614 contiene requisitos especiacuteficos que se aplican a formas de armado y tipologiacuteas estructurales particulares por ejemplo puentes de vigas con tablero inferior celosiacuteas sistemas con tableros ortoacutetropos y arcos

MATERIALES

Aceros estructurales

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Los aceros estructurales deberaacuten satisfacer los requisitos especificados en la Tabla 1 y el disentildeo se deberaacute realizar en base a las propiedades miacutenimas indicadasSe asumiraacute que el moacutedulo de elasticidad y el coeficiente de expansioacuten teacutermica de todos los aceros estructurales son iguales a 200 000 MPa y 117times10-6 mmmmoC respecti- vamente

El acero AASHTO M 270M Grado 250 (ASTM A 709M Grado 250) se puede utilizar en espesores mayores que 100 mm para aplicaciones no estructurales o componentes de elementos de apoyo

Estaacute permitido utilizar perfiles estructurales de acero aleado templado y revenido y tubos sin costura cuya maacutexima resistencia especificada a la traccioacuten no sea mayor que 965 MPa en el caso de los perfiles estructurales o 1000 MPa en el caso de los tubos sin costura siempre que

bull El material satisfaga todos los demaacutes requisitos mecaacutenicos y quiacutemicos correspondientes ya sea a ASTM A 709M Grados 690 o 690W y

bull El disentildeo esteacute basado en las propiedades miacutenimas especificadas para los aceros ASTM A 709M Grados 690 y 690W

Los tubos estructurales deberaacuten ser tubos soldados conformados en friacuteo o tubos sin costura de acuerdo con la norma ASTM A 500 Grado B o bien tubos soldados conformados en caliente o tubos sin costura que satisfagan ASTM A 501

Pasadores rodillos y balancines

El acero para los pasadores rodillos y balancines de expansioacuten deberaacute satisfacer los requisitos de la Tabla 1 la Tabla 641-1 o el Artiacuteculo 647

Los rodillos de expansioacuten no deberaacuten tener menos de 100 mm de diaacutemetro

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Bulones tuercas y arandelas

Los bulones deberaacuten satisfacer una de las siguientes normas

bull ASTM A 307 Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones y Pernos de Acero al Carbono Resistencia a la Traccioacuten 420 MPa

bull AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia para Uniones Estructurales de Acero con una resistencia miacutenima a la traccioacuten requerida de 830 MPa o bien

bull AASHTO M 235M (ASTM A 490M) Especificacioacuten Estaacutendar para Bulones de Alta Resistencia Clases 109 y 1093 para Uniones Estructurales de Acero

Los bulones Tipo 1 soacutelo se deberiacutean utilizar con aceros que no sean aceros autoprotegidos Con los aceros autoprotegidos se deberiacutean utilizar bulones Tipo 3 de acuerdo ya sea con AASHTO M 164 M (ASTM A 325M) o bien con AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 1 pueden ser galvanizados por inmersioacuten en caliente de acuerdo con la norma AASHTO M232 (ASTM A 153) Clase C o bien galvanizados mecaacutenicamente de acuerdo con la norma AASHTO M 298 (ASTM B 695) Clase 345 (50) cuando asiacute lo apruebe el Ingeniero Los bulones galvanizados deberaacuten ser ensayados a traccioacuten luego del galvanizado tal como lo requiere la norma AASHTO M 164M (ASTM A 325M)

Tuercas

Con las excepciones notadas a continuacioacuten las tuercas para los bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Tuercas de Acero al Carbono y Aleado AASHTO M 291M (ASTM A 563M) Clases 8S 8S3 10S o 10S3

Las tuercas para los bulones AASHTO M 253M (ASTM 490M) deberaacuten satisfacer los requisitos de AASHTO M 291M (ASTM 563M) Clases 10S o 10S3

Las tuercas que han de ser galvanizadas deberaacuten ser Clase 10S con tratamiento teacutermico Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 6431

Las tuercas simples deberaacuten tener una dureza miacutenima de 89 HRB

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 164M (ASTM A 325M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 8S3 o 10S3 Las tuercas que se han de utilizar con bulones AASHTO M 253M (ASTM A 490M) Tipo 3 deberaacuten ser Clase 10S3

Dispositivos indicadores de la carga

Los requisitos aplicables a la instalacioacuten de los dispositivos indicadores de la carga se indican en Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Conectores de corte tipo perno

Las propiedades fiacutesicas meacutetodos de ensayo y certificacioacuten de los conectores de corte tipo perno se indican en las Especificaciones AASHTO para la Construccioacuten de Puentes mediante LRFD (1998)

Metal de soldadura

El metal de soldadura deberaacute satisfacer los requisitos del Coacutedigo para Soldadura de Puentes AASHTOAWS D15MD15

Metal fundido

Fundiciones de acero y hierro duacutectilEl acero fundido deberaacute cumplir con una de las siguientes especificaciones

bull AASHTO M 192M minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero para Puentes Carreteros Clase 485 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 103M (ASTM A 27M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Acero al Carbono para Aplicaciones Generales Grado 485-250 a menos que se especifique lo contrario

bull AASHTO M 163M (ASTM A 743M) minus Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Resistentes a la Corrosioacuten de Aleaciones a base de Hierro- Cromo Hierro-Cromo-Niacutequel y Niacutequel para aplicaciones Generales Grado CA15 a menos que se especifique lo contrario

Las fundiciones de hierro duacutectil deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones de Hierro Duacutectil ASTM A 536 Grado 414-276-18 a menos que se especifique lo contrario

Fundiciones maleables

Las fundiciones maleables deberaacuten satisfacer la Especificacioacuten Estaacutendar para Fundiciones Ferriacuteticas de Hierro Maleable ASTM A 47M Grado 24118 La miacutenima resistencia a la fluencia especificada no deberaacute ser menor que 241 MPa

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

ESTADOS LIacuteMITES

El comportamiento estructural de los componentes de acero o de acero combinado con otros materiales se deberaacute investigar para cada etapa que pueda resultar criacutetica durante la construccioacuten manipulacioacuten transporte y montaje asiacute como durante la vida de servicio de la estructura de la cual forman parte

Los elementos estructurales se deberaacuten dimensionar demanera que satisfagan los requisitos correspondientes a los estados liacutemites de resistencia evento extremo servicio y fatiga

Estado liacutemite de servicio

Se aplicaraacuten los requisitos del Artiacuteculo 2526 seguacuten corresponda

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Servicio como se especifica en las Secciones 610 y 611

Estado liacutemite de fatiga y fractura

Los componentes y detalles se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66

Se deberaacuten aplicar la combinacioacuten de cargas de fatiga especificada en la Tabla 341-1 y la sobrecarga de fatiga especificada en el Artiacuteculo 3614

Los elementos que trabajan a flexioacuten se deberaacuten investigar para el Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura como se especifica en las Secciones 610 y 611

Factores de resistencia

Los factores de resistencia para el Estado Liacutemite de Resistencia se deberaacuten tomar de la siguiente manera6-33

Para flexioacuten f = 100 Para corte v = 100 Para compresioacuten axial elementos soacutelo de acero c = 090 Para compresioacuten axial elementos compuestos c = 090 Para traccioacuten fractura en la seccioacuten neta u = 080 Para traccioacuten fluencia en la seccioacuten bruta y = 095

CONSIDERACIONES SOBRE EL ESTADO LIacuteMITE DE FATIGA Y FRACTURA

Fatiga

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Los requisitos de las Especificaciones Estaacutendares AASHTO para Puentes Carreteros (2002) que tratan expliacutecitamente la fatiga se ocupan solamente de la fatiga inducida por las cargas

Fatiga inducida por las cargas

La solicitacioacuten a considerar para disentildear a fatiga los detalles de un puente de acero seraacute el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva Para los elementos que trabajan a flexioacuten que estaacuten provistos de conectores de corte en toda su longitud y que tienen un tablero de hormigoacuten cuya armadura satisface los requisitos del Artiacuteculo 61017 el rango de tensiones debido a la sobrecarga viva se podraacute calcular usando la seccioacuten compuesta a corto plazo suponiendo que el tablero de hormigoacuten es efectivo tanto para flexioacuten positiva como para flexioacuten negativa

Criterios de disentildeoPor consideraciones relacionadas con la fatiga inducida por las cargas cada detalle deberaacute satisfacer lo siguiente

f F (66122-1)

donde

γ = factor de carga especificado en la Tabla 341-1 para la combinacioacuten de cargas correspondiente a fatiga

(Δf) = solicitacioacuten rango de tensiones de la sobrecarga debido al paso de la carga de fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 3614 (MPa)

(ΔF)n = resistencia nominal a la fatiga como se especifica en el Artiacuteculo 66125 (MPa)

Categoriacuteas para disentildeo a fatiga

Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga sea menor o igual que la correspondiente a la Categoriacutea C se deberaacuten disentildear de manera que satisfagan los requisitos de sus respectivas categoriacuteas para disentildeo a fatiga las cuales se resumen en las Tablas 1 y 2 y se ilustran en la Figura 1

La experiencia indica que en el proceso de disentildeo las consideraciones relacionadas con la fatiga para detalles pertenecientes a las Categoriacuteas A a Brsquo rara vez resultan determinantes Los componentes y detalles cuya resistencia a la fatiga es mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C se han incluido en las Tablas 1 y 2 simplemente con el objeto de presentar las tablas completas Sin embargo en casos de disentildeo especiales puede que sea necesario investigar detalles con resistencia a la fatiga mayor que la correspondiente a la Categoriacutea C

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

En la Tabla 1 se ha eliminado la Categoriacutea F correspondiente a rango admisible de tensiones de corte sobre la garganta de una soldadura de filete y se la ha reemplazado por la Categoriacutea E La Categoriacutea F no estaba suficientemente bien definida Aplicar la Categoriacutea E en lugar de la Categoriacutea F es una praacutectica conservadora Siempre que las soldaduras de filete esteacuten correctamente dimensionadas en base a las consideraciones de resistencia la Categoriacutea F no deberiacutea ser determinante

En la Tabla 1 ldquoCargada longitudinalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es paralela al eje longitudinal de la soldadura ldquoCargada transversalmenterdquo significa que la direccioacuten de la tensioacuten aplicada es perpendicular al eje longitudinal de la soldadura

En el trabajo de Wattar et al (1985) se discuten diferentes investigaciones sobre cubrejuntas abulonados en los extremos

La Tabla 2 contiene detalles especiales para placas ortoacutetropas Estos detalles requieren una cuidadosa consideracioacuten no soacutelo de los requisitos de la especificacioacuten sino tambieacuten de los lineamientos de aplicacioacuten contenidos en el comentario

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Celosiacuteas y arcos

Se deberaacuten proveer diafragmas en las uniones a las vigas de tablero y en otras uniones o puntos de aplicacioacuten de cargas concentradas Tambieacuten se podraacuten proveer diafragmas internos para mantener la alineacioacuten de los elementos

Las placas de empalme donde se conecte un pasador tipo pedestal en el extremo de una celosiacutea se deberaacuten conectar mediante un diafragma Siempre que resulte posible las almas del pedestal se deberiacutean conectar mediante un diafragma

Si el extremo de la placa de alma o el cubrejuntas se encuentra a una distancia mayor o igual que 1200 mm del punto de interseccioacuten de los elementos se deberaacute proveer un diafragma entre las placas de empalme donde se conectan los elementos principales

Arriostramiento lateral

Disposiciones generalesLa necesidad de utilizar arriostramiento lateral se deberaacute investigar para todas las etapas correspondientes a los procedimientos constructivos supuestos y tambieacuten para la condicioacuten final

Cuando sea requerido se deberaacute colocar arriostramiento lateral ya sea en o cerca del plano de un ala o cuerda arriostrada La investigacioacuten para determinar si se requiere arriostramiento lateral deberiacutea incluir pero no limitarse a lo siguiente

bull Transferencia de cargas de viento laterales a los apoyos como se especifica en el Artiacuteculo 4627

bull Transferencia de cargas laterales como se especifica en el Artiacuteculo 4628 y

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

bull Control de las deformaciones durante la fabricacioacuten el montaje y la colocacioacuten del tablero

Secciones doble Te rectas

En las secciones doble Te las tensiones debidas a las cargas de viento se pueden reducir

bull Modificando el tamantildeo de las alas bull Reduciendo la separacioacuten entre diafragmas o marcos transversales o bull Agregando arriostramiento lateral Se deberiacutea investigar la economiacutea

relativa de cada uno de estos meacutetodos

Secciones tipo omega invertida rectas

Se deberaacute proveer arriostramiento lateral superior entre las alas de las secciones tipo omega invertida individuales Se deberaacute investigar la necesidad de utilizar un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento para asegurar que las deformaciones de la seccioacuten sean controladas adecuadamente tanto durante el montaje como durante la colocacioacuten del tablero de hormigoacuten Si no se provee un sistema de arriostramiento lateral en la totalidad de la longitud del elemento se deberaacute investigar la estabilidad local de las alas superiores y la estabilidad global de las secciones tipo omega invertida individuales para el meacutetodo constructivo supuesto por el Ingeniero

Estado Liacutemite de Fatiga y Fractura

A menos que se especifique lo contrario se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6105

Para verificar la fatiga en los conectores de corte tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 61110 seguacuten corresponda Los requisitos para fatiga en los conectores de corte especificados en el Artiacuteculo 610103 no se aplicaraacuten

Al verificar el requisito sobre corte especificado en el Artiacuteculo 61053 tambieacuten se deberaacuten aplicar los requisitos del Artiacuteculo 6119 seguacuten corresponda

Para las secciones tipo cajoacuten simple y para las secciones tipo cajoacuten muacuteltiple en puentes que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo 61123 o con alas que no son totalmente efectivas de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 61111 se deberaacuten considerar las tensiones de alabeo longitudinales y las tensiones de flexioacuten transversales debidas a la distorsioacuten de la seccioacuten transversal Al verificar la resistencia a la fatiga del metal base en todos los detalles de la seccioacuten tipo cajoacuten de acuerdo con los requisitos del Artiacuteculo 661 se deberaacute considerar el rango de tensiones debidas al alabeo longitudinal Al evaluar la resistencia a la fatiga del metal base adyacente a las soldaduras de filete entre un ala y un alma y adyacente

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

a la terminacioacuten de las soldaduras de filete que conectan elementos transversales a las almas y alas de las secciones tipo cajoacuten el rango de tensiones de flexioacuten transversal se deberaacute considerar separadamente Para determinar el rango de tensiones de flexioacuten transversales un ciclo de tensioacuten se definiraacute como 75 por ciento del rango de tensiones determinado por el paso de la carga de fatiga en dos posiciones transversales diferentes En ninguacuten caso el rango de tensiones calculado de este modo podraacute ser menor que el rango de tensiones debido a un uacutenico paso de la carga de fatiga mayorada

Para las secciones tipo cajoacuten simple las alas traccionadas se deberaacuten considerar de fractura criacutetica a menos que un anaacutelisis estadiacutestico demuestre que luego de sufrir una fractura total del ala en cualquier punto la seccioacuten puede soportar la totalidad de la carga permanente y la sobrecarga

MOMENTO PLAacuteSTICO EFECTIVO

Secciones sobre pilas interiores con caracteriacutesticas momento-rotacioacuten mejoradasPara las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 y que contienen

Rigidizadores transversales con una separacioacuten menor o igual que D2 en una distancia miacutenima igual a D2 a cada lado de la seccioacuten sobre la pila interior o bien

almas ultracompactas que satisfacen

donde

Dcp = profundidad del alma comprimida cuando se produce el momento plaacutestico determinada como se especifica en el Artiacuteculo D632 (mm)

el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como Para el Estado Liacutemite de Servicio

M = M pe n (B651-2)

Para el Estado Liacutemite de Resistencia

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

donde

Mn = resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten en la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica en el Artiacuteculo 6108 Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A (N-mm)

Todas las demaacutes secciones sobre pilas interiores

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 pero que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B651 el momento plaacutestico efectivo se deberaacute tomar como

Para el Estado Liacutemite de Servicio

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

Curvas momento nominal-rotacioacuten

En las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos de la Seccioacuten B62 se podraacute utilizar la curva momento nominal-rotacioacuten ilustrada en la Figura 1

Curva momento nominal-rotacioacuten para secciones sobre pilas internas que satisfacen el Artiacuteculo B62

donde

θRL = rotacioacuten plaacutestica para la cual el momento en la seccioacuten en una pila interior nominalmente comienza a disminuir a medida que aumenta p (radianes)θ

para secciones que satisfacen los requisitos adicionales especificados en el Artiacuteculo B651 y

para todas las demaacutes secciones

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten

donde

M = rotacioacuten plaacutestica en la seccioacuten sobre una pila interior (radianes)

Mn = momento flector respecto del eje mayor de la seccioacuten transversal debido a las cargas mayoradas (N-mm)

resistencia nominal a la flexioacuten de la seccioacuten sobre la pila interior tomada como el menor valor entre FncSxc y FntSxt con Fnc y Fnt determinados como se especifica

en el Artiacuteculo 6108 (N-mm) Para las secciones con almas compactas o no compactas Mn se puede tomar como el menor valor entre Mnc y Mnt determinados como se especifica en el Apeacutendice A Para las combinaciones de cargas que inducen tensiones de flexioacuten lateral significativas en las alas la influencia de la flexioacuten lateral de las alas se deberaacute

fc = tensioacuten de flexioacuten lateral en el ala considerada en la seccioacuten sobre la pila interior (MPa) Para las alas de traccioacuten o compresioacuten con apoyo lateral continuo fl se deberaacute tomar igual a cero

Para las secciones sobre pilas interiores que satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 se pueden emplear otras relaciones momento nominal-rotacioacuten siempre que estas relaciones se desarrollen considerando todos los factores que potencialmente afectan las caracteriacutesticas momento- rotacioacuten dentro de las restricciones de dichos requisitos

El anaacutelisis deberaacute suponer que las secciones sobre pilas interiores que no satisfacen los requisitos del Artiacuteculo B62 permanecen elaacutesticas y deberaacuten satisfacer los requisitos de los Artiacuteculos 61042 61081 o A61 seguacuten corresponda luego de hallar una solucioacuten