Diseño de puentes: Top 14 Lista de verificación
Las siguientes cargas, fuerzas y esfuerzos deben considerarse y verificarse en el diseño de puentes: - 1. Carga muerta 2. Carga en vivo 3. Carga en la acera 4. Asignación de impacto 5. Carga del viento 6. Fuerza horizontal debido a las corrientes de agua 7. Fuerzas longitudinales 8. Fuerzas centrífugas 9. Flotabilidad 10. Presión de la tierra 11. Efectos de la temperatura 12. Efectos de la deformación 13. Efectos secundarios 14. Presión de la onda y pocos otros.
Peso muerto:
Los pesos unitarios de varios materiales se asumirán en el diseño como se muestra en la Tabla 5.1:
Todos los nuevos puentes de carretera en la India se diseñarán de acuerdo con los cargamentos del Indian Roads Congress, que constan de tres clases de carga, a saber, IRC clase AA, IRC clase A y IRC clase B de carga. Para los puentes que se construirán en ciertos límites municipales, áreas industriales y en ciertas Carreteras especificadas, se debe considerar un carril de clase AA o dos de clase A, lo que produzca el peor efecto.
Todos los demás puentes permanentes deben diseñarse con dos carriles de carga de clase A, mientras que dos carriles de carga de clase B son aplicables a puentes en áreas específicas o al tipo temporal de estructuras tales como puentes de madera, etc. Cuando se especifique la clase 70-R, Se utilizará en lugar de la carga AAC clase AA. Fig. 5.1 y 5.2 muestran las cargas de IRC.
Se asumirá que estas cargas viajan a lo largo del eje longitudinal de los puentes y se pueden ubicar en cualquier lugar de la cubierta para considerar el peor efecto producido en la sección, siempre que las distancias entre la rueda y el bordillo de la carretera, las distancias entre los ejes o las ruedas y la distancia entre los vehículos adyacentes como se muestra en el diagrama de carga no se invade.
Todos los ejes de un vehículo o tren estándar se considerarán como que actúan simultáneamente y el espacio que no esté cubierto por el tren estándar no se considerará sujeto a ninguna carga adicional. Los remolques conectados a la unidad de conducción no deben considerarse desmontables.
Todos los puentes nuevos deben ser de un solo carril, de dos o de cuatro carriles. No se considerarán puentes de tres carriles. Para puentes de cuatro carriles o múltiplos de puentes de dos carriles, se debe proporcionar al menos un borde central de 1, 2 m de ancho.
Reducción de tensiones debido a que LL está en más de dos carriles de tráfico simultáneamente:
La intensidad de la carga puede reducirse en un 10% por cada línea de tráfico adicional que exceda de los dos carriles sujetos a una reducción máxima del 20% y sujeta también a la condición de que las intensidades de carga así reducidas no sean menores que las intensidades resultantes. De una carga simultánea en dos carriles.
Método de Aplicación de Live Load para el Diseño de Deck Slab:
1. Para losas que se extienden en una sola dirección:
A. Dispersión de carga perpendicular al tramo:
(a) Losa maciza que se extiende en una dirección:
(i) Para una carga concentrada única, el ancho efectivo se calculará de acuerdo con la fórmula que figura a continuación. El ancho efectivo, sin embargo, no debe exceder el ancho real de la losa.
Donde b e = el ancho efectivo de la losa sobre la cual actúa la carga.
L = el intervalo efectivo en el caso de un intervalo soportado simplemente y el intervalo claro en el caso de un intervalo continuo.
X = la distancia del CG de la carga concentrada desde el soporte más cercano.
W = la dimensión del área de contacto del neumático en una dirección en ángulo recto al tramo más el doble del grosor de la capa de desgaste.
K = un coeficiente que tiene los valores que se muestran en la tabla 5.2 dependiendo de la relación de b / L donde b es el ancho de la losa.
(ii) Para dos o más cargas concentradas en una línea en la dirección del tramo, el momento de flexión por metro de ancho se calculará por separado para cada carga de acuerdo con su ancho efectivo adecuado.
(iii) Para dos o más cargas en todo el tramo, si el ancho efectivo de la losa para una carga se superpone al ancho efectivo de la losa para una carga adyacente, el ancho efectivo resultante de la losa para las dos cargas se tomará como igual a la suma del ancho efectivo respectivo para cada carga menos el ancho de superposición, siempre que la losa se verifique para las dos cargas que actúan por separado.
(b) voladizo de losa maciza:
(i) Para una carga concentrada única, la anchura efectiva de la losa que resiste el momento de flexión (medida paralela al borde soportado) será la siguiente:
b e = 1.2x + W (5.2)
Donde b e, x y W tienen el mismo significado que antes.
Siempre que el ancho efectivo no exceda un tercio de la longitud de la losa en voladizo medida paralela al soporte y también que el ancho efectivo no exceda la mitad del valor anterior más la distancia de la carga concentrada desde el extremo más cercano cuando el la carga concentrada se coloca cerca de uno de los dos extremos de la losa en voladizo.
(ii) Para dos o más cargas concentradas:
Si el ancho efectivo de la losa para una carga se superpone al ancho efectivo de una carga adyacente, el ancho efectivo resultante para dos cargas se tomará como igual a la suma de los respectivos anchos efectivos para cada carga menos el ancho de superposición, siempre que la losa así diseñado está probado para las dos cargas actuando por separado.
B. Dispersión de carga a lo largo del tramo:
La longitud efectiva de la losa sobre la que actúa una carga sobre la rueda o la adherencia debe tomarse como igual a las dimensiones del área de contacto del neumático sobre la superficie de desgaste de la losa en la dirección del tramo más el doble de la profundidad total de la losa, incluido el grosor de la capa que lleva.
2. Para losas que se extienden en dos direcciones y para losas que se extienden en una dirección con un ancho mayor que 3 veces el alcance efectivo:
Adopte el campo de influencia, Piegeaud o cualquier otro método racional con el valor de la relación de Poisson como 0.15.
3. Para la losa acanalada o a través de la losa que no sea la losa sólida:
Cuando la relación entre la rigidez de flexión transversal y la rigidez de flexión longitudinal es unitaria, los anchos efectivos pueden calcularse como para la losa sólida. Cuando la relación es menor que la unidad, se tomará un valor proporcionalmente menor.
4. Dispersión de cargas a través de rellenos y abrigo.
La dispersión de las cargas a través de los rellenos y la capa de desgaste se debe tomar a 45 grados a lo largo y perpendicular al tramo.
Carga de la acera:
Para un alcance efectivo de 7, 5 mo menos, 400 Kg / m 2 . Esta carga se aumentará a 500 Kg / m 2 para puentes cerca de una ciudad o centro de peregrinación o grandes ferias congregacionales.
Para un tramo efectivo de más de 7, 5 m pero que no exceda los 30 m, la intensidad de carga se calculará de acuerdo con la siguiente ecuación:
Para tramos efectivos de más de 30 m, la intensidad de la carga de la acera se determinará de acuerdo con la siguiente fórmula:
Donde P '= 400 Kg / m 2, según sea el caso
P = Carga en la acera en Kg por m 2
L = tramo efectivo de la viga principal en metros
W = Ancho de la acera en metros
La acera se diseñará para soportar una carga de 4 toneladas, incluido el impacto distribuido en un área de 300 mm de diámetro. En tal caso, las tensiones permitidas se pueden aumentar en un 25 por ciento para cumplir con esta disposición. Cuando los vehículos no puedan montar la acera, no es necesario establecer esta disposición.
Permiso de impacto:
La asignación de impacto como porcentaje de las cargas vivas aplicadas se permitirá para la acción dinámica de las cargas vivas como se menciona a continuación:
Para carga de clase A o clase B:
El porcentaje de impacto será como se muestra en la Fig. 5.3. La fracción de impacto se calculará a partir de las siguientes fórmulas para tramos de 3 a 45 m:
(a) Para puentes de hormigón armado:
Fracción de impacto = 4.5 / 6 + L
(b) Para puentes de acero:
Fracción de impacto = 9 / 13.5 + L
Donde L = Longitud del tramo en metros como se indica
Para carga de clase AA y carga de clase 70R:
El porcentaje de impacto se tomará como se menciona a continuación:
A. Para un tramo inferior a 9 m:
i) Para vehículos sobre orugas: 25 por ciento para tramos de hasta 5 m, reduciéndose linealmente al 10 por ciento para tramos de 9 m.
ii) Para vehículos de ruedas - 25 por ciento.
B. Para vanos de 9 m o más:
(a) Puentes de hormigón armado:
(i) Vehículos rastreados: 10 por ciento hasta un tramo de 40 m y de acuerdo con la curva de la Fig. 5.3 para tramos superiores a 40 m.
(ii) Vehículos con ruedas: 25 por ciento para tramos de hasta 12 my de acuerdo con la curva de la Fig. 5.3 para tramos de más de 12 m.
b) puentes de acero :
(i) Vehículos rastreados: 10 por ciento para todos los tramos.
(ii) Vehículos con ruedas: 25 por ciento para tramos de hasta 23 m y de acuerdo con la curva indicada en la Fig. 5.3 para tramos de más de 23 m.
No se permitirá ningún margen de impacto para la carga de la acera. Para la estructura del puente que tiene un relleno de no menos de 600 mm, incluida la corteza de la carretera, el porcentaje de impacto será la mitad de los especificados como se indica anteriormente en la Carga de Clase A o Clase B y la Carga de Clase AA y la Carga de Clase 70R.
Se permitirán los porcentajes de impacto en las siguientes proporciones para calcular las tensiones en varios puntos de pilares y pilares desde la parte superior del bloque de cama:
(i) Presión sobre los cojinetes y la superficie superior del bloque de cama Valor completo
(ii) Superficie inferior de la mitad del bloque del lecho
(iii) Desde la superficie inferior del bloque de lecho hasta 3 m de la estructura debajo del bloque de lecho La mitad a cero disminuyendo uniformemente
(iv) 3 m debajo del fondo del bloque de la cama Cero
La longitud del tramo, L, que se considerará en el cálculo de los porcentajes de impacto como se especifica en la Carga de Clase A o Clase B y la Carga de Clase AA y la Carga de Clase 70R serán las siguientes:
(a) Para intervalos simples o continuos o para arcos, L = el intervalo efectivo en el que se coloca la carga.
(b) Para puentes que tienen brazos en voladizo sin vanos suspendidos, L = el voladizo efectivo del voladizo reducido en un 25 por ciento para las cargas en el brazo en voladizo y L = el vano efectivo entre soportes para cargas en el vano principal.
(c) Para puentes que tienen brazos en voladizo con tramos suspendidos, L = el saliente efectivo del brazo en voladizo más la mitad de la longitud del tramo suspendido para cargas en el brazo en voladizo y L = la longitud efectiva del tramo suspendido para cargas en el suspendido span y 'L = el span efectivo entre los soportes para cargas en el span principal.
Carga de viento:
Se supondrá que la carga de viento actúa horizontalmente sobre cualquier parte expuesta de la estructura del puente. La dirección de la carga del viento puede ser tal que produzca tensiones resultantes máximas en el miembro en consideración.
Se supondrá que la fuerza del viento actúa en el área de la estructura como se indica a continuación:
(a) Para la estructura de la cubierta: el área de la estructura como se ve en la elevación, incluido el sistema del piso y la baranda, menos el área de la perforación en los pasamanos o paredes de parapeto.
(b) Para una estructura de paso o medio paso: el área de la elevación de la armadura de barlovento según se especifica en (a) más la mitad del área de elevación sobre el nivel de la cubierta de todas las demás armaduras o vigas.
La intensidad de la presión del viento será como se indica en la Tabla 5.3 a continuación. La intensidad se puede duplicar en ciertas áreas costeras como la península de Kathiawar, Bengal y Orissa, como se muestra en el mapa (Fig. 5.4).
Dónde
H = La altura promedio en metros de la superficie expuesta por encima de la superficie de retardo media (suelo o cama o nivel del agua).
V = Velocidad del viento en Km por hora.
P = Intensidad de la presión del viento en Kg / m 2 a la altura H
Se supondrá que la carga de viento sobre la carga viva móvil está a 1, 5 m sobre la carretera a una velocidad de 300 Kg por metro lineal de carga viva en el caso de puentes ordinarios y 450 Kg por metro lineal para puentes que transportan tranvías.
La fuerza total del viento no debe ser inferior a 450 Kg por metro lineal en el plano de la cuerda cargada y 225 Kg por metro lineal en la cuerda sin carga en truss a través o medio, celosía u otros tramos similares, y no menos de 450 Kg por metro lineal en vanos de cubierta.
También se debe considerar una presión del viento de 240 Kg por metro en la estructura descargada si produce mayores esfuerzos que las cargas de viento mencionadas anteriormente.
Fuerza horizontal debida a las corrientes de agua:
El efecto de la fuerza horizontal debida a las corrientes de agua deberá considerarse en el diseño de cualquier parte de la estructura del puente sumergida en agua corriente.
La intensidad de la presión del agua debido a la corriente de agua se puede calcular a partir de la fórmula:
Dónde:
P = Intensidad de presión en Kg / m2
U = la velocidad de la corriente de agua en el punto considerado en metros por segundo.
K = Una constante que tiene los valores para diferentes formas de pilares como se muestra en la Tabla 5.4
Se puede suponer que la variación de U 2 es lineal con valor cero en el nivel máximo de socavación y el cuadrado de la velocidad máxima en la superficie (Fig. 5.5). La velocidad máxima de la superficie V puede tomarse como V m √ 2, es decir, V 2 s = 2 V 2 m, donde V m es la velocidad media.
Por lo tanto, U 2 en la ecuación 5, 7 a una profundidad X desde el nivel máximo de socavación viene dado por:
Para proporcionar frente a cualquier posible variación de la dirección de la corriente de agua con respecto a la dirección normal del flujo, se puede prever en el diseño suponiendo una inclinación de 20 grados de la corriente de agua con respecto a la dirección normal del flujo.
La velocidad en tales casos se resolverá en dos componentes a saber. Una paralela y la otra normal al muelle. Los valores de K para el componente normal se tomarán como 1.5, excepto en los pilares circulares, cuando K puede tomarse como 0.66.
Fuerzas longitudinales:
El efecto de las fuerzas longitudinales debidas al esfuerzo de tracción o al efecto de frenado (este último es mayor que el anterior) y la resistencia de fricción ofrecida por el rodamiento libre al movimiento debido al cambio de temperatura o por cualquier otra causa, deben considerarse en el diseño de Rodamientos, subestructuras y los cimientos.
Se supondrá que la fuerza horizontal debida a la tracción o al frenado actúa a lo largo de la carretera y a 1, 2 metros por encima de ella.
Los efectos de frenado y temperatura en estructuras de puente que no tienen cojinetes, como arcos, marcos rígidos, etc., se considerarán de acuerdo con el método aprobado de análisis de estructuras indeterminadas.
Para estructuras de concreto reforzado y pretensado con apoyo simple, los cojinetes de placa no se pueden usar para vanos de más de 15 metros.
Para los tramos soportados simples de hasta 10 metros donde no se proporcionan rodamientos (excepto la capa de betún), la fuerza horizontal en el nivel del rodamiento será:
F / 2 o µ Rg lo que sea mayor
Donde F = Fuerza horizontal aplicada
µ = Coeficiente de fricción como se muestra en la Tabla 5.5
Rg = Reacción por carga muerta.
La fuerza longitudinal en cualquier cojinete libre (deslizamiento o rodillo) para un puente con soporte simple se tomará como µR igual donde i es el coeficiente de fricción y R es la suma de la reacción de carga viva y muerta. Los valores de p. como se muestra en la Tabla 5.5 se asume generalmente en el diseño.
La fuerza longitudinal en cualquier cojinete fijo para un puente de soporte simple será la siguiente:
F - µR o, F / 2 + µR el que sea mayor
Donde F = Fuerza horizontal aplicada
µ = Coeficiente de fricción como se muestra en la Tabla 5.5
R = Reacción por carga muerta.
La fuerza longitudinal en cada extremo de una estructura simple y soportada que tiene cojinetes elastoméricos idénticos viene dada por F / 2 V δ donde V r es la capacidad de corte del cojinete elastomérico y 8 es el movimiento de la plataforma debido a la temperatura, etc. A las fuerzas aplicadas.
Las fuerzas longitudinales sobre los soportes de una estructura continua se determinarán sobre la base de la capacidad de corte de los soportes individuales y el punto de movimiento cero de la plataforma.
Las fuerzas longitudinales y todas las demás horizontales se calcularán hasta el nivel donde la presión pasiva de la tierra resultante del suelo por debajo del nivel de socavación más profundo (o el nivel del piso en el caso de un puente que tenga piso de pucca) equilibre estas fuerzas.
Se supondrá que la magnitud del efecto de frenado tiene los siguientes valores:
(i) Para una cubierta de puente de un solo carril o de dos carriles, el efecto de frenado será igual al veinte por ciento para el primer tren del vehículo más el diez por ciento para los trenes sucesivos o parte de él.
Solo se debe considerar un carril de cargas de trenes al calcular el efecto de frenado incluso cuando la plataforma del puente transporta dos carriles de cargas de trenes. El efecto de frenado será igual al veinte por ciento de la carga real en el tramo donde el primer tren completo no está en el tramo.
(ii) Para puentes que tengan más de dos carriles, el efecto de frenado se tomará como igual al valor dado en (i) arriba para dos carriles más el cinco por ciento de las cargas en los carriles en exceso de dos.
Fuerzas centrífugas:
Para un puente curvo, el efecto de la fuerza centrífuga debida al movimiento de los vehículos en una curva se considerará debidamente y los miembros deben diseñarse para satisfacer las tensiones adicionales inducidas por la acción centrífuga.
La fuerza centrífuga se calculará según la fórmula:
C = WV 2 / 127R (5.8)
Donde: C = La fuerza centrífuga en toneladas.
W = Carga viva total en toneladas en el tramo
V = Velocidad de diseño en Km por hora.
R = Radio de curvatura en metros
Se supondrá que la fuerza centrífuga actúa a una altura de 1, 2 m sobre la carretera. No se requerirá ningún aumento para el efecto de impacto. Se supondrá que la fuerza centrífuga actúa en el punto de acción de las cargas de la rueda o se distribuye uniformemente sobre la longitud en la que actúa una carga distribuida uniformemente.
Flotabilidad:
El efecto de la flotabilidad deberá considerarse en el diseño de los miembros de la estructura del puente si esta consideración produce el peor efecto en el miembro. Debido a la flotabilidad, se hace una reducción en el peso de la estructura.
Si la base se apoya en estratos impermeables homogéneos, no es necesario prever el efecto de flotabilidad, pero si, por otro lado, la base se apoya en estratos permeables como arena, limo, etc., se considerará la flotabilidad total. Para otras condiciones de cimentación, incluida la cimentación en roca, se asumirá que cierto porcentaje de la flotabilidad total es el efecto de flotabilidad a discreción del diseñador del puente.
El 15 por ciento de la flotabilidad total se tomará como el efecto de flotabilidad para las estructuras de mampostería de concreto o ladrillo sumergido debido a la presión de poro.
El efecto de la flotabilidad total se considerará debidamente en el diseño de la superestructura para puentes sumergibles, si se producen mayores esfuerzos.
En el caso de cimientos profundos que desplazan el agua, así como la masa del suelo, como arena, limo, etc., la flotabilidad que produce la reducción de peso se considerará en los siguientes casos:
(i) La flotabilidad debida al agua desplazada se tomará como el peso del volumen de agua desplazada por la estructura desde la superficie libre de agua hasta el nivel de cimentación.
(ii) Presión hacia arriba debido al peso sumergido del suelo calculado de acuerdo con la Teoría de Rankine.
Presión de la tierra:
La presión de la tierra para la cual se diseñarán las estructuras de retención de la tierra se calculará de acuerdo con cualquier teoría racional. La teoría de la presión de la tierra de Coulomb se puede utilizar sujeta a la modificación de que se supondrá que la presión de la tierra resultante actúa a una altura de 0.42 H desde la base, donde H es la altura del muro de retención.
Se debe suponer que la intensidad mínima de la presión de tierra horizontal no es menor que la presión ejercida por un fluido que pesa 480 Kg por cum. Todos los pilares se diseñarán para un recargo por carga viva equivalente a 1, 2 m de altura del relleno de tierra. Para el diseño de las paredes de ala y retorno, el recargo por carga viva se tomará como equivalente a 0, 6 m de altura del relleno de tierra.
Los rellenos detrás de los pilares, las alas y las paredes de retorno que ejercen la presión de la tierra estarán compuestos por materiales granulares. Un medio de filtro de 600 mm de espesor con un tamaño más pequeño hacia el suelo y un tamaño más grande hacia la pared se proporcionará sobre toda la superficie de los pilares, el ala o las paredes de retorno.
Se debe proporcionar un número adecuado de orificios de drenaje en los pilares, las alas o las paredes de retorno por encima del nivel bajo del agua para el drenaje del agua acumulada detrás de las paredes. La separación de los orificios de drenaje no debe exceder un metro en dirección horizontal y vertical. El tamaño de los orificios de drenaje debe ser adecuado para un drenaje adecuado y los orificios de drenaje deben colocarse en una pendiente hacia la cara exterior.
Efectos de temperatura:
Todas las estructuras deben diseñarse para satisfacer las tensiones resultantes de la variación de temperatura. El rango de variación debe ser juiciosamente fijado para la localidad en la que se construirá la estructura.
El retraso entre la temperatura del aire y la temperatura interior de los elementos de hormigón masivo se tendrá debidamente en cuenta. El rango de temperatura como se muestra en la Tabla 5.6 generalmente se asumirá en el diseño.
El coeficiente de expansión por grado Celsius se tomará como 11.7 x 10 -6 para estructuras de acero y RC y 10.8 x 10 -6 para estructuras de concreto liso.
Efectos de deformación (solo para puentes de acero):
El esfuerzo de deformación es causado por la flexión de cualquier miembro de una viga de banda abierta debido a la deflexión vertical de la viga combinada con la rigidez de las uniones. Todos los puentes de acero deben diseñarse, fabricarse y erigirse de tal manera que las tensiones de deformación se reduzcan al mínimo. En ausencia de cálculos de diseño, las tensiones de deformación no deben ser inferiores al 16% de las tensiones de carga muerta y viva.
Efectos secundarios:
Estructuras de acero:
Las tensiones secundarias son tensiones adicionales causadas por la excentricidad de las conexiones, las cargas de las vigas del piso aplicadas en los puntos intermedios de un panel, las cargas de viento laterales en los postes extremos de trusses, etc. y las tensiones debidas al movimiento de los soportes.
Estructuras de hormigón armado:
Las tensiones secundarias son tensiones adicionales causadas por el movimiento de los soportes o por la deformación en la forma geométrica de la estructura o la contracción restrictiva de las vigas del piso de concreto, etc. Para las estructuras de concreto reforzado, los coeficientes de contracción deben tomarse como 2 x 10 -4 . Todos los puentes deben diseñarse y construirse de tal manera que las tensiones secundarias se reduzcan al mínimo.
Presión de las olas:
Las fuerzas de onda se determinarán mediante un análisis adecuado que considere fuerzas de dibujo e inercia, etc., en miembros estructurales únicos, en base a métodos racionales o estudios modelo. En el caso de grupos de pilotes, pilotes, etc., también se considerarán los efectos de proximidad.
Impacto debido a cuerpos o embarcaciones flotantes:
Los miembros, como los pilares de puentes, los caballetes de pilotes, etc., que están sujetos a las fuerzas de impacto de cuerpos o embarcaciones flotantes, deberán diseñarse teniendo en cuenta el efecto del impacto en dichos miembros. Si la fuerza de impacto golpea a los miembros en ángulo, el efecto de las fuerzas componentes también se considerará debidamente.
Efectos de la erección:
La oficina de diseño deberá contar con el programa de montaje y la secuencia de construcción que los ingenieros de construcción desean adoptar y el diseñador deberá tener en cuenta en su diseño las tensiones debidas a los efectos de montaje. Esto incluirá que se complete un tramo y que el tramo adyacente no esté en posición.
Fuerza sísmica:
La Fig. 5.6 muestra el mapa de la India que indica la zona sísmica I a la Zona V. Todos los puentes en la Zona V se diseñarán para las fuerzas sísmicas como se especifica a continuación. Todos los puentes principales con longitudes totales de más de 60 metros también deben diseñarse para fuerzas sísmicas en la Zona III y IV. Los puentes en la Zona I y II no necesitan ser diseñados para fuerzas sísmicas.
La fuerza sísmica vertical se considerará en el diseño de los puentes que se construirán en la Zona IV y V, donde la estabilidad es un criterio para el diseño. El coeficiente sísmico vertical se tomará como la mitad del coeficiente sísmico horizontal como se indica aquí.
Cuando se considera el efecto sísmico, la socavación para el diseño de la fundación debe basarse en la inundación del diseño medio. En ausencia de datos detallados, el desgaste puede tomarse como 0, 9 veces la profundidad máxima del recorrido.
Fuerza sísmica horizontal:
La fuerza sísmica horizontal se determinará por la siguiente expresión, que será válida para puentes que tengan un tramo de hasta 150 m. En el caso de puentes de largo alcance que tengan tramos superiores a 150 m, el diseño se basará en un enfoque dinámico.
F eq = α. Β. Ƴ. sol
Donde F eq = fuerza sísmica
α = Coeficiente sísmico horizontal dependiendo de la ubicación como se indica en la tabla 5.7 (para una porción por debajo de la profundidad de socavación, esto puede tomarse como cero).
β = Un coeficiente que depende del sistema de cimentación del suelo como se muestra en la tabla 5.8.
α = Un coeficiente que depende de la importancia del puente como se indica a continuación. La importancia se decidirá según las condiciones locales, como la importancia estratégica, el enlace de comunicación vital, etc.
(a) Puente importante 1.5
(b) Otros puentes 1.0
G = Carga muerta o muerta más carga viva
Se tomarán fuerzas sísmicas horizontales para actuar en el centro de gravedad de todas las cargas consideradas. La dirección de la fuerza sísmica debe ser tal que el efecto resultante de la fuerza sísmica y otras fuerzas produzcan tensiones máximas en la estructura.
La fuerza sísmica para cargas vivas no se considerará al actuar en la dirección del tráfico, sino que se considerará en la dirección perpendicular al tráfico.
No se considerará que la porción de la estructura empotrada en el suelo produzca ninguna fuerza sísmica. En las arenas sueltas o mal graduadas, con poco o nada de finos, las vibraciones debidas al efecto sísmico pueden causar la licuefacción del suelo o un asentamiento total y diferencial excesivo. Por lo tanto, se evitará la fundación de puentes en dichos estratos en las Zonas III, IV y V, a menos que se adopten métodos apropiados de compactación o estabilización.
La mampostería o los puentes de hormigón no reforzado no deben construirse en la Zona V.
Diagramas de líneas de influencia:
Todos los miembros estructurales deben diseñarse con cargas, fuerzas y esfuerzos que puedan actuar juntos. La mayoría de estas cargas y fuerzas tienen un punto de aplicación más o menos fijo, excepto las cargas vivas y las fuerzas que se originan de las cargas vivas, como la fuerza de impacto, la fuerza de tracción o de frenado y la fuerza centrífuga.
Dado que las cargas vivas son cargas móviles, sus puntos de aplicación deben determinarse cuidadosamente para obtener el máximo efecto. Esto se logra con la ayuda de los diagramas de líneas de influencia como se describe en los párrafos a continuación.
Una línea de influencia es una curva que indica la reacción, momento, corte, empuje, etc. en una sección de una viga u otros miembros debido al movimiento de una unidad de carga concentrada a lo largo de la longitud de la viga o miembro.
El procedimiento para dibujar un diagrama de líneas de influencia se ilustra en los siguientes párrafos. Diagramas de líneas de influencia para algunas estructuras especiales como los puentes continuos RC y los puentes de arco RC. El método de uso de estos diagramas de líneas de influencia para la determinación de valores máximos de momentos, cortantes, reacciones, etc.
Diagrama de la línea de influencia para el momento:
Simplemente soportó la sección de puente en 0.25L y 0.5L:
En la Fig. 5.7 (a), cuando una carga unitaria se coloca entre A y X (es decir, la sección que se está considerando), R B = a / L y M x = (hacha 0.75L) / L pero cuando la carga unitaria está entre X y B, R A = (La) / L y M x = (La) 0.25L / L. El valor de M x será máximo cuando la carga de la unidad esté en X, es decir, la sección en consideración y el valor de M x = 0.1875L. El diagrama de línea de influencia para M x a 0.25L se muestra en la Fig. 5.7 (c).
De manera similar, en la Fig. 5.7 (b), cuando la unidad de carga se coloca entre A y X, M x = ax 0.5L / L, pero cuando la unidad de carga se coloca entre X y B, M x = (La) x 0.5L / L El valor de M x máximo cuando la carga de la unidad se coloca en X, en cuyo caso M x = 0.25L. El diagrama de líneas de influencia para M, a 0.5L se muestra en la Fig. 5.7 (d).
Puente voladizo equilibrado: sección en el centro del tramo principal y en el soporte:
Los diagramas de líneas de influencia se pueden dibujar de la misma manera que se ilustra en la Fig. 5.8.
Diagrama de la línea de influencia para el corte:
Puente simplemente soportado - Sección a 0.25L y 0.5L:
Con referencia a la Fig. 5.7 (a) cuando la carga de la unidad se coloca entre A y X (es decir, la sección que se está considerando), R B = a / LS x (es decir, corte en X) = R B = a / L. Según la convención normal, esta cizalla, es decir, las fuerzas resultantes que actúan hacia arriba a la derecha de la sección y que actúan hacia abajo a la izquierda de la sección son negativas.
Cuando la carga de la unidad está entre X y B, R A = (La / L) y S x (corte en x) = (La / L). Este corte según la convención normal es positivo. La señal de cambios de corte cuando la carga de la unidad está en X. Por lo tanto, el diagrama de línea de influencia para el corte en la Sección 0.25L será como se muestra en la Fig. 5.9 (a). La ordenada de corte negativo en X = 0, 25L / L = 0, 25 y la ordenada de corte positivo = L- 0, 25L / L = 0, 75
Refiriéndose a la Fig. 5.7 (b), se puede encontrar como antes, cuando la carga de la unidad está entre A y X, S x = a / L y cuando la carga de la unidad está entre X y B, S, = (La / L) . La señal de los cambios de corte cuando la carga de la unidad está en la Sección, es decir, a 0, 5 L y las ordenadas tanto para el corte positivo como para el corte negativo son 0, 5. El diagrama de la línea de influencia se muestra en la figura 5.9 (b).
Puente voladizo equilibrado: sección en el centro del tramo principal y en el soporte:
i) Sección en el centro del tramo principal:
Con referencia a la Fig. 5.8 (a), cuando la carga de la unidad se mueve de A a G (es decir, la sección que se está considerando), la reacción en D será la siguiente:
Pero cuando la unidad de carga se mueve de G a F, la reacción en C será la siguiente:
Las reacciones R c o R D son el corte en la Sección G. Usando la convención de signos normales, el diagrama de línea de influencia para el corte en la Sección G es como se muestra en la Fig. 5.10 (a).
ii) Sección a la izquierda del soporte C:
Con referencia a la Fig. 5.8 (a), el corte a la izquierda del Soporte C será la carga en C cuando la carga de la unidad se mueva de A a C y cero más allá de C. Por lo tanto, el diagrama de línea de influencia del corte será como se muestra en la Fig. 5.10 (segundo).
iii) Sección a la derecha del soporte C:
Con referencia a la Fig. 5.8 (a), cuando la carga de la unidad se mueve de A a C, la cizalla será numéricamente igual a Rd y cuando la carga de la unidad se mueve más allá de C, la cizalla será numéricamente igual a Rc. El diagrama de línea de influencia de corte se muestra en la figura 5.10 (c).
Tensiones admisibles:
Miembros concretos:
Las tensiones permisibles para el concreto de varios grados serán las que se muestran en la Tabla 5.9:
Nota:
Para calcular las tensiones en la sección, se puede adoptar una relación modular (E s / E c ) de10
Las tensiones permisibles en el refuerzo de acero serán las indicadas en la tabla 5.10.
Los esfuerzos de tracción básicos permisibles en el concreto simple serán los que se indican en la Tabla 5.11:
Los miembros de concreto reforzado pueden diseñarse sin refuerzo de corte si la tensión de corte, x <Xc, donde Xc viene dada por la siguiente expresión:
El esfuerzo de cizallamiento de diseño τ = V / bd nunca deberá exceder el máximo cizallamiento permisible τ max como se indica a continuación:
τ max = 0.07 f ck o 2.5 MP a lo que sea menor. Donde f ck es la resistencia característica del hormigón.
Miembros de hormigón pretensado:
Grado de Concreto:
La resistencia a la compresión característica del concreto no debe ser inferior a 35 MP, es decir, grado M 35, excepto en la construcción compuesta donde el concreto de grado M 30 podría permitirse para losas de la plataforma.
Tensiones temporales permisibles en concreto:
Estas tensiones se calculan después de contabilizar todas las pérdidas excepto por la contracción residual y la fluencia del hormigón. El esfuerzo de compresión temporal no debe exceder de 0.5 f Cj, que no debe ser más de 20 MPa, donde f Cj es la resistencia del concreto en ese momento sujeto a un valor máximo de f ck .
En la transferencia total, la resistencia del cubo del concreto no debe ser inferior a 0.8 f tk . La tensión de compresión temporal en la fibra extrema del concreto (incluida la tensión previa de la etapa) no debe exceder de 0.45 f ck sujeto a un máximo de 20 MP a .
La tensión de tracción temporal en la fibra extrema no excederá 1/10 de la tensión compresiva temporal permisible en el concreto.
Tensiones de concreto permitidas durante el servicio:
La tensión de compresión en el concreto durante el servicio no debe exceder 0.33 f ck . No se permitirá ninguna tensión de tracción en el concreto durante el servicio.
Si los elementos segmentarios prefabricados se unen mediante tensión previa, las tensiones en la fibra extrema del hormigón durante el servicio siempre serán compresivas y la tensión compresiva mínima en una fibra extrema no deberá ser inferior al cinco por ciento de la tensión compresiva máxima permanente que Puede ser desarrollado en la misma sección. Sin embargo, esta disposición no se aplicará a losa de cubierta pretensada cruzada.
Estrés admisible del rodamiento detrás de los anclajes:
El esfuerzo máximo permitido inmediatamente detrás de los anclajes en bloques de extremo adecuadamente reforzados se puede calcular mediante la ecuación:
f b = 0.48 f cj √A 2 / A 1 0r 0.8 f cj el que sea menor
Donde f b = la tensión de contacto de compresión permisible en el concreto, incluida cualquier tensión prevaleciente como en el caso de los anclajes intermedios.
A 1 = el área de apoyo del anclaje convertida en forma a un cuadrado de área equivalente
A 2 = el área máxima del cuadrado que puede estar contenida dentro del miembro sin superponer el área correspondiente de los anclajes adyacentes y concéntrica con el área de apoyo A 1.
El valor anterior de la tensión del rodamiento es permisible solo si hay una proyección de concreto de al menos 50 mm o b 1/4, lo que sea más amplio en todo el anclaje, donde bi es como se muestra en la Fig. 5.11.
Tensiones admisibles en acero pretensado:
La tensión temporal máxima en el acero pretensado en cualquier sección después de permitir pérdidas debidas al deslizamiento de los anclajes y el acortamiento elástico no debe exceder el 70 por ciento de la resistencia a la tracción máxima final.
Se puede permitir un esfuerzo excesivo para compensar el deslizamiento de los anclajes o para lograr una extensión calculada, sujeto a la fuerza de levantamiento limitada al 80% de la resistencia a la tracción final mínima o al 95% del esfuerzo de prueba (0, 2%) del acero pretensado. el que sea menor.
