CARGAS SOBRE UNA ESTRUCTURA

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA

UNIVERSIDAD NACIONAL POLITECNICA DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL

U.N.E.F.A

NUCLEO PORTUGUESA – SEDE GUANARE

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PROFESOR(a):

ING. KREYMAR

GUANARE, JUNIO DEL 2018

CARGAS SOBRE UNA ESTRUCTURA

El puente es una estructura que forma parte de caminos, carreteras y líneas férreas y canalizaciones, construida sobre una depresión, río, u obstáculo cualquiera. Los puentes constan fundamentalmente de dos partes, la superestructura, o conjunto de tramos que salvan los vanos situados entre los soportes, y la infraestructura (apoyos o soportes), formada por las pilas, que soportan directamente los tramos citados, los estribos o pilas  situadas en los extremos del puente, que conectan con el terraplén, y los cimientos, o apoyos de estribos y pilas encargados de transmitir al terreno todos los esfuerzos.

Toda estructura está sometida a distintos tipos de cargas durante su vida útil. Estas cargas varían dependiendo de la ubicación geográfica y del uso de ésta. La estructura al ser diseñada, debe contemplar todas estas cargas, o bien, las de mayor impacto, de forma que a lo largo de su vida útil sea capaz de soportarlas, individualmente y en forma combinada

Entre las diversas cargas que se deben considerar en el diseño de los puentes, se tiene: El peso propio, la carga viva, el impacto, el frenado, el viento, la fuerza de la corriente de agua, la sub-presión, la fuerza centrífuga, el sismo y otras particulares como ser el choque de los hielos, entre otros. Las magnitudes de estas cargas están basadas en datos empíricos y están definidas en normas o reglamentos para el diseño de los puentes.

• Cargas por peso propio y peso muerto.

 El peso propio: es una carga que debe ser definida previo pre dimensionamiento de la estructura y en ningún caso debe ser menospreciada y tampoco exagerada ya que la limitación de la longitud de los vanos fundamentalmente se debe al peso muerto de las estructuras.

Peso muerto (carga muerta CM): está constituido por el peso de todas las partes sobrepuestas del tablero que no forman parte de la estructura resistente, por ejemplo: capa de superficie de rodadura (asfalto), veredas, barandas, rieles, durmientes, cables, tuberías, balasto, etc. El peso muerto se calcula de acuerdo a las propiedades y dimensiones de los materiales en cada caso particular.

Por ejemplo:

Puentes carreteros: peso del asfalto, peso de las barandas, peso de los postes, peso de las aceras, elementos arquitectónicos.

Puentes ferroviarios: peso del balasto, peso de los durmientes, peso de los rieles.

Empuje de tierras: para el caso de la infraestructura.

• Carga viva.

La carga viva en los puentes está constituida por el peso de los vehículos más los efectos derivados por su naturaleza dinámica y móvil. Además, en el caso de los puentes urbanos, se debe considerar la carga viva peatonal en las veredas para evitar las confusiones que muchas veces se presenta, es necesario comprender  y diferenciar adecuadamente lo que son estas distintas cargas:

• Cargas reales que circulan por el puente,
• Cargas máximas legales,
• Cargas de diseño

• Cargas debidas al viento.

Para los puentes regulares convencionales, se recomienda calcular las fuerzas de viento de acuerdo a los registros de viento de nuestro país. En aquellos casos en que la acción del viento pueda originar fenómenos vibratorios importantes (por ejemplo: Inestabilidad aerodinámica), se deberán realizar los estudios especiales correspondientes. Los puentes colgantes son los más sensibles a las acciones del viento.

La Norma AASHTO especifica una fuerza básica de viento con velocidades de 160 km/h aplicada a la sumatoria de todas las áreas expuestas con ángulo de 90° con respecto al eje longitudinal de la estructura.

• La fuerza de la corriente de agua

Las fuerzas que se deben considerar en el diseño de puentes por efecto de la acción del agua son de tres tipos:

• Presión hidrostática.
• Presión por las corrientes de agua
• Presión hidrodinámica durante sismo

• Fuerza centrífuga.

Se define como la fuerza de inercia que se manifiesta en todo cuerpo hacia fuera cuando se la obliga a describir una trayectoria curva. Es igual y contraria a la centrípeta (inercia es la resistencia que oponen los cuerpo a cambiar su estado o la dirección de su movimiento).

 Cuando un puente está ubicado en una curva, o es de planta en curva se debe considerar una fuerza radial horizontal la fuerza centrífuga que puede provocar momentos torsores importantes en la superestructura y esfuerzos cortantes a nivel de los apoyos y coronamientos de la infraestructura.

• Impacto

Un vehículo rodando sobre un puente producirá mayores esfuerzos que uno que esté en una posición estática. Este incremento de esfuerzos constituye el efecto dinámico de las cargas y es usualmente llamado Impacto. Impacto son esfuerzos generados por la aplicación de cargas en un período muy corto de tiempo y, no causado por un golpe.

Se demuestra que una carga aplicada instantáneamente produce esfuerzos cuya magnitud puede ser el doble comparados con la misma carga pero estática. En los puentes la carga nunca es aplicada instantáneamente sino durante un período finito. El efecto dinámico debido a cargas súbitas es diferente para los diferentes elementos de un puente.

• Sismos:

Las fuerzas sísmicas son originadas por el movimiento del terreno de fundación bajo la acción de eventos sísmicos.  

En general, el efecto sísmico sobre un puente depende de:

• Peso muerto de la estructura
• Aceleración del sitio
• Período de vibración, suelo y estructura.
• Tipos de suelo en el sitio de implante.

Normas para el diseño sismorresistente de puentes tiene como objetivo principal que el país cuente con un cuerpo de especificaciones normativas que contribuyan a darle resistencia y ductilidad a estas importantes estructuras ante la presencia de sismos destructivos.

Estudios de tren de carga AASHTO y sus modificaciones

En nuestro país, en vista de que en el Reglamento Nacional de Construcciones se ha optado por las especificaciones americanas tanto para el diseño en concreto como en acero, lo recomendable es optar igualmente por las especificaciones americanas para el diseño de puentes (AASHTO, ACI, AREA), naturalmente que en la adaptación se deben incorporar las particularidades de nuestra realidad nacional.

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