vehículos en la longitud del puente se hará
variando la separación entre vehículos para así buscar el efecto más desfavorable
para la losa (Separación mínima entre vehículos de 10m).
? Reducción de la carga atendiendo a número de sendas cargadas.
Cuando la longitud sea mayor de 25m se le aplicara una reducción a la carga de
acuerdo al número de columnas de vehículos
colocados transversalmente según
como se muestra en la siguiente tabla.
Tabla 2: Factor de reducción por varias sendas cargadas
? Carga equivalente.
La norma permite sustituir la carga N-30 para el diseño de los elementos principales
del tablero (vigas longitudinales, arcos y pórticos), por una carga uniformemente
distribuida equivalente que se encuentra en función de la longitud cargada, posición
del vértice de la línea de influencia y aplicable solamente para líneas de influencia
triangulares (Anexo A de la Norma Cubana). También será aplicado un coeficiente
dinámico o de impacto así como su respectivo coeficiente de sobrecarga.
b) Carga característica NK-80
La carga especial NK-80 se considerara formada por un solo vehículo de 800 kN
cuyas características se muestran en la Fig. 2.
? Definición del área de contacto de los neumáticos sobre el pavimento.
Tabla 3: Área de contacto de los neumáticos sobre el pavimento.
? Colocación de los vehículos.
Transversales: La colocación de los vehículos en el ancho de la calzada se hará
situando un solo
vehículo paralelo al eje del puente y en aquella posición que
produzca el efecto mas desfavorable pero con una distancia entre el eje de la rueda y
el borde interior del pretil-defensa nunca menor de 0.65m.
Longitudinal: Se colocará siempre en el lugar mas desfavorable para el efecto que se
realice.
? Reducción de la carga atendiendo a número de sendas cargadas.
No se aplicara coeficiente de reducción ya que como se planteo anteriormente el
análisis con el NK-80 se realizara considerando una sola columna de vehículos.
? Carga equivalente.
La carga equivalente para el NK-80 esta en función de los mismos requisitos que las
especificadas para el N-30 (Anexo A de la Norma Cubana). Es importante aclarar que
en este caso no se considera ningún coeficiente dinámico o de impacto.
NOTA: La carga NK-80 no se incluye en las combinaciones complementarias ni
particulares y además no se considera con las cargas de acera, todo esto para el caso
de autopistas, carreteras y vías urbanas.
1.2.2- Especificaciones AASHTO (Estándar).
La American Association of State Highways and Transportation Officials (AASHTO
2004) de los Estados Unidos de América contiene las especificaciones que
normalmente utilizan en el proyecto de puentes la mayoría de los países del mundo.
Estas especificaciones han ido evolucionando al paso del tiempo pudiéndose
mencionar la de 1931 como la primera y ya suman más de 15 hasta la actualidad.
Según la AASHTO hay dos clases principales de camiones: los denominados con la
letra H seguida de un número y los designados con las letras HS, seguidas también de
caracteres numéricos.
Los camiones de tipo H tienen solo dos ejes y el número que le sigue a la H en la
denominación indica el peso total del camión cargado. Los camiones HS son vehículos
tipo, con tractor y semirremolque, es decir, tres ejes. El número que sigue a las letras
HS es el peso del tractor o par de ejes delanteros. El peso del semirremolque o tercer
eje es el 80% del peso del tractor.
NOTA: En ambos casos el número que representa la carga está dado en toneladas
americanas de 2000 libras.
A continuación se muestra cada uno de estos vehículos en detalle.
a) Vehículos H.
Tabla 4: Cargas por eje y total para los vehículos tipo H.
b) Vehículos HS.
Tabla 5: Cargas por eje y total para los vehículos tipo HS.
Nótese que la distancia entre el eje con carga P2 y el eje con carga P3 puede variar
entre 4.27 y 9.14, dado esto a que la norma define que podrá tomarse a aquel numero
que cumpliendo con el intervalo nos brinde los esfuerzos mas desfavorables para el
elemento que se este analizando. La norma plantea además que cuando se utilice el
camión H20 o el HS20 los ejes de 160kN se desdoblen en ejes de 80kN con
separación de 1.2m, mas desfavorables estos para luces mayores de 3.2m y se
recomienda entonces para luces menores el camión H15 con eje trasero de 120kN.
? Carga equivalente.
La carga distribuida equivalente esta unida a un eje transversal de cargas
concentradas con el propósito de modelar el efecto de un congestionamiento vehicular
sobre el puente. Mediante el eje transversal de carga concentrado se modela la
existencia de algún vehículo de mayor carga en algún lugar del tren de vehículos
congestionados (Fig. 5).
Tabla 6: Valores de carga concentrada (P) y carga equivalente (w) para los vehículos
tipo HS.
La razón por la cual la carga concentrada sea mayor para solicitaciones de corte que
la correspondiente a momentos flectores se debe al tipo de falla frágil de los elementos
sometidos a fuerzas cortantes y la falla dúctil de los elementos sometidos a momentos
flectores. Este enfoque de diseño permitirá que los puentes siempre tengan falla de
tipo dúctil.
Generalmente el tren de cargas concentradas (HS20 y HS25), domina el diseño de
elementos estructurales con distancias relativamente pequeñas de hasta 40m de luz,
mientras que para grandes luces son las cargas distribuidas equivalentes las que
definen el diseño de los elementos con tales luces.
? Definición del área de contacto de los neumáticos sobre el pavimento.
Tabla 7: Área de contacto de los neumáticos sobre el pavimento.
Esta área será independientemente del vehículo que se este analizando.
? Incremento por carga dinámica(IM)
Tabla 8: Factor de incremento por carga dinámica.
El valor a aplicar a la carga estática será: (1+IM/100)
? Reducción de la carga atendiendo al número de sendas cargadas.
Tabla 9: Factor de reducción por varias sendas cargadas.
1.2.3-
Especificaciones AASHTO (LRFD).
La propuesta AASHTO (LRFD) (AASHTO 2004) consta de un camión de diseño igual
al HS20 de la AASHTO (Estándar) lo que con la diferencia que ahora se considerara
un tándem de diseño que consta de 2 ejes espaciados a 1.2m y con carga de 120kN
cada uno, con denominación HL93.
La solicitación se deberá tomar como la mayor entre: solicitación del camión de diseño
combinada con la carga el carril de diseño o solicitación de tándem de diseño con
carga de carril de diseño. La carga definida para el carril de diseño es de 9.3 kN/m.
De manera general si se observa con detenimiento los valores de momento en función
de la luz salvada tabulados en la Tabla 10 a partir de hacer un análisis de la dos
propuesta AASHTO con sus vehículos tipos utilizados para el diseño de puentes,
podemos apreciar las diferencias que pueden existir al utilizar uno u otro vehículo o
carga equivalente.
Tabla 10. Momentos máximos (kN*m) producidos por los camiones de diseño
establecidos por la AASHTO.
1.2.4- Norma Mexicana.
En México, no obstante que se utilizan las normas AASHTO para el proyecto de
puentes, las cargas móviles de diseño que se usan son las denominadas T3-S3 y T3-
S2-R4, que identifican a camiones reales cuyo tránsito está permitido en las carreteras
del país.
Como dato histórico, es bueno mencionar que hasta el año 1972 las cargas móviles
utilizadas para el proyecto de puentes carreteros en México fueron la HS15 y HS20. A
partir de este 1972 y hasta 1980, se generalizó el uso de la carga HS20, fue después
de 1980 entonces que comenzaron a utilizarse las cargas T3-S3 y T3-S2-R4 con
pesos totales de 485kN y 665kN respectivamente. Sus características particulares se
muestran en la Fig. 6.
1.2.5- Norma Peruana
En Perú no existe un reglamento propio para el diseño de puentes. Durante muchos
años se estuvo diseñando según las especificaciones americanas AASHTO, hasta que
se realizo un análisis entre los esfuerzos provocados por la carga viva de diseño
AASHTO y los que generaban los vehículos que realmente circulaban por las vías
peruanas. Los resultados arrojaron que las solicitaciones de los vehículos reales
estaban en el orden de un 20~25% mas grandes que las de los vehículos estipulados
por la AASHTO. Esto los llevó
a tomar la decisión transitoria de acogerse al
Reglamento Francés pero ahora con el problema opuesto, las cargas de los vehículos
por las que se rige la norma francesa provocaban esfuerzos mayores trayendo esto
como consecuencia un sobre diseño. En la actualidad la norma peruana considera
como carga móvil de diseño lo igualmente considerado por la AASHTO (LRFD) cuyas
características ya fueron abordadas en el epígrafe 1.2.3.
1.2.6- Norma para Centro América
La norma para Centro América en lo referente al vehículo de diseño (número de ejes,
carga por cada uno de ellos, dimensiones, consideraciones para el sistema de carga
equivalente, el carril de diseño, cantidad de estos), hace una copia de la norma
AASHTO específicamente el vehículo tipo HS20. Mencionar que no tiene dentro de
sus consideraciones el tándem de diseño que propone la AASHTO con su propuesta
LRFD.
La norma si especifica sus factores de reducción por fajas cargadas a la misma vez
(m), así como el coeficiente de incremento de carga por el impacto de la carga móvil a
través de una expresión que se muestra a continuación (Manual de carreteras de la
República de Honduras Tomo 6, de 1996).
? Reducción de la carga atendiendo al número de sendas cargadas.
Tabla 11: Factor de reducción por varias sendas cargadas.
? Incremento por carga dinámica o de impacto (I)
Donde:
L: longitud de la estructura cargada para producir máximos en el elemento.
1.2.7- Eurocódico.
Un poco particular en relación a las demás normas ya vistas anteriormente, el
Eurocódico (Eurocódico 1 Parte 3, de 1998) tiene 4 modelos de de cargas para cargas
verticales, que representa los siguientes efectos del transito:
1. Modelo de carga 1: Cargas concentradas y uniformemente distribuidas, que
cubren la mayoría de los efectos del transito de coches y camiones. Este modelo esta
defino para comprobaciones locales y generales.
2. Modelo de carga 2: Una carga de un eje simple, aplicada en un área especifica de
contacto de la rueda, que cubre los efectos dinámicos del tráfico normal en elementos
estructurales muy cortos. Este modelo debe ser considerado aisladamente y solo se
utiliza en comprobaciones locales.
3. Modelo de carga 3: Un conjunto de cargas de ejes que representan vehículos
especiales (por ejemplo, para transporte industrial) que pueden viajar por carreteras
especiales autorizadas para cargas especiales. Este modelo esta definido para ser
utilizado solamente cuando lo requiera la propiedad, para comprobaciones locales y
generales.
4. Modelo de carga 4: La carga de una muchedumbre. Este modelo debe ser
considerado solo cuando la propiedad lo requiera. El modelo esta definido solo para
comprobaciones generales.
NOTA: Los Modelos de Carga 3 y 4 se definen solamente para algunas situaciones de
proyecto transitorias.
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