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COMPARACIÓN NORMAS DE CARGAS QUE ACTÚAN EN LOS PUENTES Se ha realizado una revisión de las cargas que actúan en un puente, las cuales han venido utilizándose en nuestro medio para el diseño de puentes, para lo cual haremos una comparación entre las Normas o Reglamentos siguientes: -

MTC 2003 MTC 2016 AASHTO ESTANDAR AASHTO LRFD NORMA FRANCESA

MTC 2003 1. Cargas Permanentes. 2. Cargas Variables. 3. Cargas Excepcionales.

CARGAS QUE ACTUAN EN LOS PUENTES MTC 2016 AASHTO ESTANDAR 1. Cargas 1. Cargas Permanentes. Permanentes. 2. Cargas 2. Cargas o acciones Variables. Permanentemente 3. Cargas variable. Excepcionales. 3. Cargas Transitorias. 4. Cargas Excepcionales. 5. Cargas Temporales.

Norma Francesa 1. Cargas Vivas. 2. Cargas Variables. 3. Cargas Excepcionales.

COMPARACION ENTRE LAS NORMAS: I.

Camión de Diseño

a.

Según Norma Americana AASHTO: La Norma Americana AASHTO considera dos tipos de camiones de diseño:  Consideraciones Cargas H.  H15 (15Tn)  H20 (20Tn)  H25 (25Tn)  Consideraciones Cargas HS.  HS15 (17Tn)  HS20 (36Tn)

b.

Según la Norma Francesa:

Sistema A: No considera Camión de Diseño, sino que idealiza una carga uniforme que va distribuida a lo largo del puente. 𝐾𝑔 𝑞 = 𝑎1 𝑎2 𝐴( 2 ) 𝑚 Sistema B: Para el sistema B adopta el uso de camiones y/o ruedas. Existen tres tipos de cargas:  Sistema Bc: Considera dos camiones de diseño que actúan al mismo tiempo en la vía, teniendo como cargas de diseño la sobrecarga C-30.  Sistema Bt: Considera un camión de diseño de dos ejes de 32 ton.  Sistema Br: Compuesta por una sola rueda de 10 Ton. c.

d.

Según AASHTO –LRFD Eje Delantero

Eje Posterior

Eje Posterior

Tren de Carga

35KN

145KN

145KN

HL-93

Según el Manual de Diseño de Puentes – MTC: Eje Delantero

Eje Posterior

Eje Posterior

Tren de Carga

35KN

145KN

145KN

HL-93

II.

Carga viva Equivalente

a.

Según Norma Americana AASHTO Estándar:

Considera una carga uniformemente repartida y una carga concentrada, se aplica en un ancho de 3m, se considera la siguiente tabla:

b.

W

Pm

Pv

Tipo de Vehículo

1190 Kg/m

10207 Kg

14743 Kg

HS25-44 ó H25-44

952Kg/m

8165 Kg

11794Kg

HS20-44 ó H20-44

714 Kg/m

6124 Kg

8845 Kg

HS15-44 ó H15-44

476 Kg/m

4082 Kg

5897 Kg

H10-44

Según el Manual de Diseño de Puentes – MTC 2003:

-

W: Carga uniformemente repartida de 9.3 KN /m (970Kgf/m), aplicada en un ancho de 3m.

Esta carga se aplicará sobre aquellas zonas donde se ubique el camión de diseño.

NOTA: La Norma Americana considera no solamente una carga uniformemente repartida, sino que además considera una carga puntual (Pm ó Pv). El Manual de Diseño de Puentes - MTC considera solamente una carga uniformemente repartida. c.

Según el Manual de Diseño de Puentes – MTC 2016: (3.6.1.2.4 AASHTO)

Se considerará una sobrecarga de 0.64 klf (954 kgf/m), uniformemente distribuida en dirección longitudinal sobre aquellas porciones del puente en las que produzca un efecto desfavorable. Se supondrá que esta sobrecarga se distribuye uniformemente sobre un ancho de 10.0- ft (3,00 m) en dirección transversal. Esta sobrecarga se aplicará también sobre aquellas zonas donde se ubique el camión o el tándem de diseño. No se considerarán efectos dinámicos para esta sobrecarga. III. Eje Tándem a.

Según Norma Americana AASHTO estándar: El eje tándem está formado por la carga de dos ejes de 12Tn, cada una con una separación de 1.20m longitudinalmente. Transversalmente la separación entre ejes de ruedas es de 1.8m

b.

Según Norma Americana AASHTO - LRFD: El eje tándem está formado por la carga de dos ejes de 110KN, cada una con una separación de 1.20m longitudinalmente. Transversalmente la separación entre ejes de ruedas es de 1.8m.

c.

Según el Manual de Diseño de Puentes – MTC 2003: El eje tándem está formado por la carga de dos ejes de 110KN, cada una con una separación de 1.20m longitudinalmente. Transversalmente la separación entre ejes de ruedas es de 1.8m.

d.

Según el Manual de Diseño de Puentes – MTC 2016: El tándem de diseño consistirá en un conjunto de dos ejes, cada uno con una carga de 25.0 kip (11,4 t), espaciados a 4.0 ft (1,20 m). La distancia entre las ruedas de cada eje, en dirección transversal, será de 6.0 ft (1,80 m). Estas cargas deberán incrementarse por efectos dinámicos en los casos indicados en 2.4.3.3 (3.6.2 AASHTO)

IV. Porcentaje de Sobrecarga:

a.

b.

Según AASHTO:

N° de Bandas de circulación

% de la S/C

1a2

100 %

3

90 %

4 a más

75%

Según el Manual de Diseño de Puentes MTC: (3.6.1.1.2-1 AASHTO)

N° de Bandas de circulación

% de la S/C

1

120 %

2

100%

3

85%

4 a más

65%

V. Sobrecargas en las Aceras o Veredas: a.

Según AASHTO: Sobrecarga o Carga Viva = 400 Kg/m2

b.

Según el Manual de Diseño de Puentes MTC: Sobrecarga o Carga Viva = 360 Kg/m2.

VI. Frenado (FL): a.

Según AASHTO: -

Para puentes Carreteros: El 5% de la Sobrecarga (S/C equivalente al tren de cargas) y se considera aplicada a 1.80 metros sobre el nivel de la losa del tablero.

-

Para puentes ferroviarios: El 15% de la S/C actuando a 1.8m de la rasante. La fuerza de tracción o de inclinación de marcha tomada como el 25% del peso transmitido por las ruedas motrices. La fuerza de frenado de emergencia será el 30% de C.V. o S/C.

b.

Según el Manual de Diseño de Puentes MTC: Las fuerzas de frenado y de aceleración se supondrán iguales a 25% de las cargas verticales de cada uno de los ejes de los camiones o tándems de diseño correspondientes a las vías con el mismo sentido de tráfico. Las fuerzas de frenado actúan horizontalmente en dirección longitudinal aplicadas a 1.8 m sobre el nivel del tablero.

VII. Viento (W): a.

Según AASHTO: a.1. Vientos de 160 Km/hora: Se calcula la carga por metro cuadrado puede: q

b.

V2 16

Según el Manual de Diseño de Puentes MTC: La presión del viento será calculada mediante la expresión: b.1. Presiones horizontales sobre la estructura: V  P  PB  Z   100 

Componente Estructural

2

Presión por

Presión por

Barlovento(kN/m2)

Sotavento(kN/m2)

Armaduras, columnas y arcos

1.5

0.75

Vigas

1.5

NA

Superficies de pisos largos

1.2

NA

b.2. Presiones horizontales sobre los vehículos:

Las presiones de viento sobre los vehículos se consideran como una fuerza de 150 Kg/m aplicada en la dirección transversal. b.3. Presiones verticales: Se considera una fuerza vertical hacia arriba, uniformemente distribuida por unidad de longitud de puente con una magnitud igual a 100Kg/m2 multiplicada por el ancho del tablero incluyendo veredas y parapetos. Esta fuerza se considerara aplicada a un cuarto de la dimensión total del tablero hacia barlovento. VIII. Efectos de la Temperatura: a.

Según AASHTO: Las variaciones de temperatura no se consideran menores que 30° centígrados.

b.

Según el Manual de Diseño de Puentes MTC: En superestructuras de concreto o de acero con tablero de concreto se supondrá un gradiente de temperatura adicionalmente a los cambios de temperatura especificados en la siguiente tabla. Sin Asfalto

5cm Asfalto

Región

T1

T2

T1

T2

T1

T2

Costa

40

15

35

15

30

15

Sierra

40

5

35

5

30

5

Selva

50

20

45

20

40

20

IX. Fuerza Centrífuga: a.

Según AASHTO: 

La fuerza se aplica en el centro de gravedad del vehículo.



Camiones 1.80 m de la calzada. C  WuV 2 / gxR

b.

10 cm Asfalto

Según el Manual de Diseño de Puentes MTC: C  0.0105 xV 2 / R



La fuerza se aplica en el centro de gravedad del vehículo.



Camiones 1.80 m de la calzada.

X. Fuerza por Acción del Agua: a.

Según AASHTO: - Presión Hidrostática: P   .H

- Fuerzas por la presión de corriente de agua: El punto de aplicación de esta fuerza se considera a 0.6h medida desde el fondo del rio. - Fuerza por la presión de corrientes de agua: Según Jack López:

P  kAV 2

Según L. Pastor: P  52 .5kV 2

- Fuerza por efecto de la presión hidrodinámica del agua durante los sismos: Es una fuerza aplicada a h/2 (Presión uniforme). Para estribos tipo muro:



P  7 / 12. K.h. .b.h 2

b.



Según Manual de Diseño de Puentes: Considera la fuerza por la presión de corriente de agua en dos direcciones: - Dirección Longitudinal: p  0.5C DV 2

El punto de aplicación de la fuerza se considera al 60% del tirante de agua. - Dirección Transversal:

Se considera esta fuerza cuando la dirección de flujo forme un ángulo θ con la dirección del pilar se supondrá que sobre la cara lateral del mismo actúa una presión uniforme dada por: p  0.5CT V 2

XI. Supresión del agua: a.

Según AASHTO: El peso propio de la subestructura disminuye en 1000Kg/m2 de cada porción sumergida en 500 Kg/m3 de cada porción enterrada en suelo saturado.

b.

Según el Manual de Diseño de Puentes: La subpresion será estimada mediante una red de flujo u otro procedimiento equivalente. La subpresion en cada punto será calculada como el producto del peso específico del agua por la diferencia de niveles entre la superficie del agua y el punto considerado.

XII. Empuje de Tierras: a.

Según AASHTO: Se recomienda utilizar la fórmula de Rankine sin embargo el empuje no será menor que el equivalente a la presión de un fluido de 500 Kg/m3.

b.

Según el Manual de Diseño de Puentes: Se recomienda utilizar la fórmula de Rankine sin embargo el empuje no será menor que el equivalente a la presión de un fluido de 510 Kg/m3.

XIII. Sobrecarga en Barandas y Sardineles: a.

Según AASHTO: - Barandas: Se diseñaran para soportar una carga horizontal de 225Kg/ml aplicada en el pasamano y una vertical simultánea de 150Kg/m. - Sardineles: Se diseñaran para resistir una carga horizontal de 750Kg/m aplicada en su parte superior pero no más alto que 0.25m sobre el nivel de la calzada.

b.

Según el Manual de Diseño de Puentes: - Barandas: Las fuerzas mínimas de barandas se detallan en la siguiente tabla. PL-1.- Primer Nivel de importancia. Usado en estructuras cortas y de bajo nivel sobre puentes rurales y áreas donde el número de vehículos pesados es pequeño y las velocidades son reducidas.

PL-2.- Segundo nivel de importancia. Usado para estructuras grandes y velocidades importantes en puentes urbanos y en áreas donde hay variedad de vehículos pesados. PL-3.- Tercer nivel de importancia. Usado para autopistas con radios de curvatura reducidos, pendientes variables fuertes un volumen alto de vehículos pesados y con velocidades máximas tolerables. - Sardineles: Los sardineles serán diseñados para resistir una fuera lateral no menor que 760 Kg por metro de sardinel aplicada en el tope del sardinel o a una elevación de 0.25 m sobre el tablero si el sardinel tuviera mayor altura.