Filoso. Estudios Basicos

7/24/2019 Filoso. Estudios Basicos

http://slidepdf.com/reader/full/filoso-estudios-basicos 1/66



INTRODUCCION, CONCEPTOS PREVIOS,

FILOSOFÍA Y MÉTODO DE DISEÑO PORESTADOS LÍMITES YCARGAS DE DISEÑO.



Un puente es una obra que se construye parasalvar un obstáculo dando así continuidad auna vía. Suele sustentar un camino, una

carretera o una vía férrea, pero tambiénpuede transportar tuberías y líneas dedistribución de energía.Los puentes que soportan un canal o

conductos de agua se llaman acueductos.Aquellos construidos sobre terreno seco o enun valle, viaductos. Los que cruzan autopistasy vías de tren se llaman pasos elevados.







LA INGENIERIA CIVILEXTRAE ENSEÑANZAS DE

LA NATURALEZA.



PUENTE SOMMIERES EN FRANCIA



















FILOSOFIA DE DISEÑO



Anteriormente se

Diseñaba con el

AASHTO STANDARD,Ultima versión fue la

Versión 16.



Desde 1994 se

Hablaba de LRFD

Load and Resistance

Factor Design.





El principal objetivo de la Especificación LRFD (Load andResistance Factor Design) es proveer una confiabilidad uniformea las estructuras bajo varias consideraciones de carga. Estauniformidad no puede ser obtenida con el método de diseñopor esfuerzo permisible(ASD Allowable Stess Design).

El método ASD puede ser representado por la inigualdad:

∑Qi ≤ Rn /F.S.

El lado Izquierdo es la suma de efectos de carga Qi (comofuerzas y momentos). El lado derecho es el esfuerzo nominal oresistencia Rn Dividida por un factor de seguridad.



Cuando se divide por una propiedad de sección(Por ejemplo

área o modulo de sección), los dos lado de la inigualdd seconvierten en esfuerzo calculado y esfuerzo permisiblerespectivamente. El lado izquierdo puede ser expresado de lasiguiente manera:

∑Qi : El máximo valor (valor absoluto) de las combinaciones:D+L

D+L+W

D+L+E

D-WD-E

Donde : D, L, W y E son los efectos de carga muerta, viva, vientoy sismo respectivamente.



ASD, esta caracterizado por el uso de cargas de servicio nofactoradas en conjunción con un único factor de seguridadaplicada ala resistencia. Debido a la mayor variabilidad y , porlo tanto, impredecibilidad de la carga viva y otras cargas encomparación con la carga muerta, no es posible una uniforme

confiabilidad.

LRFD. Como su nombre lo implica, usa factores separados paracada carga y para la resistencia. Fue necesario unaconsiderable investigación y experiencia para establecer

factores apropiados. Debido a que los diferentes factoresreflejan un grado de incertidumbre de diferentes cargas ycombinaciones de carga y la exactitud de un esfuerzopredecible, es posible una mayor confiabilidad de este método.



El aporte en investigación en el Perú es mínima, pero si existencursos de confiabilidad de estructuras en las que se indicancuan confiables son estas especificaciones para nuestro país.



El método LFRD se puede resumir de la siguiente manera:

En el lado Izquierdo de la inigualdad se encuentra el esfuerzorequerido que es la suma de varios efectos de carga Qimultiplicados por sus respectivos factores de carga gi. El

esfuerzo de diseño, que se encuentra en el lado derecho es elesfuerzo nominal o resistencia Rn multiplicado por un factor deresistencia.



Los puentes deberán ser diseñados teniendo en cuenta losestados Limites que se especificaran, para cumplir con losobjetivos de constructibilidad, seguridad y serviciabilidad, así como con la debida consideración en lo que se refiere a

Inspección, Economía y Estética.



Donde:

Qi = Efectos de la Fuerza.

Rn = Resistencia Nominal.

Rr = Resistencia factorada: ØRnSelección de modificadores de carga ŋ para el eventoextremo I.



Los estados Limite contemplado por las especificacionesAASHTO LRFD son:

Estado Limite de servicio.

Estado de Fatiga y Fractura.

Estado Limite de Resistencia.

Estado Limite de evento Extremo.



El estado Limite de servicio será tomadoen cuenta como una restricción sobre losesfuerzos, deformaciones y ancho degrietas bajo condiciones regulares deservicio.El estado Limite de servicio da

experiencias segura relacionada aprovisiones, los cuales no pueden ser siempre derivados solamente deresistencia o consideraciones estadísticas.



El estado limite de fatiga será tomado en cuentacomo un juego de restricciones en el rango deesfuerzos causados por un solo camión de diseño

que ocurre en el numero esperado de cicloscorrespondientes a ese rango de esfuerzos.El Estado limite de fractura será tomado encuenta como un juego de requerimientos detenacidad del material.El estado Limite de fatiga asegura limitar eldesarrollo de grietas gajo cargas repetitivas paraprevenir la rotura durante la vida de diseño delpuente.



El estado Limite de Resistencia será tomadoen cuenta para asegurar la resistencia yestabilidad. Ambas, local y global son dadaspara resistir las combinaciones especificas decarga que se espera que un puenteexperimente durante su vida de diseño.

Bajo el estado limite de Resistencia podríaocurrir daño estructural y frecuente, pero laintegridad completa de la estructura seespera que se mantenga.



El estado limite de evento extremo será tomadoen cuenta para asegurar la supervivenciaestructural de un puente durante un sismo

importante o durante inundaciones o cuando eschocado por un buque, vehículos o flujos dehielo, posiblemente ocurridos bajo condicionesmuy especiales.Se considera que el Estado Limite de eventoextremo ocurrirá una sola vez, con un periodo deretorno que puede ser significativamente masgrande que el de la vida de diseño del puente.







Antecedentes.

Con Resolución Ministerial N° 589-2003-MTC/02 del31.07.03, se aprueba el Manual de Diseño de Puentes

elaborado por la Dirección General de Caminos yFerrocarriles del MTC, con el objetivo de definir normas que rijan el diseño de las estructuras que loconforman, para beneficio de los usuarios de la

infraestructura vial, debiendo ser aplicado a nivelnacional.



Dicho manual contiene las normastécnicas fundamentales, pautas y

lineamientos básicos necesarios para elplaneamiento, análisis y diseño depuentes.

Consta de cuatro partes:



Es una introducción al manual en el que seprecisa requisitos mínimos para el análisis ydiseño de puentes carreteros así comopautas para el diseño de puentespeatonales, dejando claramente expreso acriterio del usuario utilizar limites mas estrictos

o complementar estas especificaciones en loque resulte pertinente.



Asimismo, se especifica que el manual estabasado en las Especificaciones AASHTO LRFDpara el diseño de puentes carreteros delAmerican Association of State Highway andTransportation Officials, con su respectivasobrecarga de diseño, la denominada HL-93.



Se refiere los aspectos que incluyen losestudios topográficos, hidrológicos ehidráulicos, geológicos, geotécnicos, RiesgoSísmico, Impacto Ambiental, trafico,alternativas de diseño vial, alternativas deproyecto y factibilidad; sin los cuales no seria

posible desarrollar el proyecto.



El manual es, en la mayor parte de losaspectos de diseño a los que se refiere eltitulo II, una adaptación de lasEspecificaciones de la Association of StateHighway and Transportation Officials(AASHTO), que han sido tradicionalmente las

mas utilizadas por los profesionales peruanosdedicados al diseño y la construcción depuentes.



En este capitulo, se alcanzan el mapa deDistribución de Isoaceleraciones, para elcalculo del coeficiente de aceleración y demanera informativa, Recomendaciones delAASHTO para la distribución de cargas, así como para la estimación de empujes sobre

Muros de Contención.



Los principales estudios Básicos para unproyecto de Puentes y obras de Arte son

los siguientes:• Estudios Topográficos

• Estudios de Hidráulica e Hidrología

•

Estudios Geológico y Geotécnico.• Estudios de Riesgo Sísmico.

• Estudios de Impacto Ambiental.



Los estudios topográficos tendrán comoobjetivo:• Realizar los trabajos de campo que permitan

elaborar los planos topográficos.• Proporcionar información de base para losestudios de hidrología e hidráulica, geología,

geotecnia y de ecología e efectos d en elmedio ambiente.

• Posibilitar la definición precisa de la ubicación

y las dimensiones de los elementosestructurales.• Establecer puntos de referencia para el

replanteo durante la construcción.



Los estudios topográficos deberán comprender comomínimo lo siguiente:• Levantamiento topográfico general de la zona del

proyecto, documentado en planos a escala entre 1:500 y1:2000 con curvas de nivel a intervalos de 1.00m ycomprendidos por lo menos 100m a cada lado del

puente en dirección longitudinal (correspondiente al ejede la carretera) y en dirección transversal (la del rio uotro obstáculo a ser transpuesto).Definición de la topografía de la zona de ubicación delpuente y sus accesos, con planos a escala 1/100 y 1/250considerando curvas de nivel a intervalos no mayores

que 1 m. y con secciones verticales tanto en direcciónlongitudinal como en dirección transversal. Los planosdeberán indicar los accesos del puente, así comoautopistas, caminos, vías férreas y otras posibilidadesreferencias. Deberá igualmente indicarse con claridad lavegetación existente.



En el caso de puentes sobre cursos de agua deberáhacerse un levantamiento detallado del fondo. Seranecesario indicar en los planos la dirección del curso delagua y los limites aproximado de la zona inundable en lascondiciones de aguas máximas y mínimas, así como losobservados en eventos de carácter excepcional.

Cuando las circunstancias lo ameriten, deberán indicarse lomeandros del rio.Ubicación e indicación de cotas de puntos referenciales,puntos de inflexión, puntos de inicio y termino de tramoscurvos; ubicación o colocación de Bench Marks.Levantamiento catastral de las zonas aledañas al puente,cuando existan edificaciones u otras obras que interfierancon el puente o sus accesos o que requieran ser modificadas.









Batimetría del

Puente Salinas





Los objetivos de los estudios son establecer lascaracterísticas hidrológicas de los regímenesde avenidas máximas y extraordinarias y los

factores hidráulicos que conllevan a una realapreciación del comportamiento hidráulicodel rio que permiten definir los requisitosmínimos del puentes y su ubicación optimaen función de los niveles de seguridad oriesgo permitidos o aceptables para lascaracterísticas particulares de la estructura.



Los estudios de hidrología e hidráulica para el diseño de puentesdeben permitir establecer lo siguiente:

• Ubicación Optima del cruce.• Caudal máximo de diseño hasta la ubicación de cruce.•

Comportamiento hidráulico del rio en el tramo que comprendeel cruce.• Área de flujo a ser confinada por el puente.• Nivel máximo de agua en la ubicación del puente.• Nivel mínimo recomendable para el tablero del puente.• Profundidades de socavación general, por contracción y local.• Profundidad Mínima recomendable para la ubicación de lacimentación, según el tipo de cimentación.• Obras de protección necesarias.• Previsiones para la construcción del puente.















Establecer las características geotécnicas, esdecir: la estratigrafía, la identificación y laspropiedades físicas y mecánicas de los suelos

para el diseño de cimentaciones estables.Establecer las características geológicas,tanto local como general de las diferentes

formaciones geológicas que se encuentranidentificando tanto su distribución como suscaracterísticas correspondientes.



El programa de estudios deberá considerarexploraciones de campo, cuya cantidad serádeterminada en base a la envergadura del proyecto.Los estudios geológicos y geotécnicos comprenderán:

• Revisión de información existente y descripción de lageología a nivel regional y local.

• Descripción geomorfológica.• definición de la zonas de deslizamientos, huaycos y

aluviones sucedidos en el pasado y de potencialocurrencia en el futuro.• Recomendación de canteras para materiales de

construcción.• Identificación y caracterización de fallas geológicas.



• Ensayo de campo en suelos y/o rocas.• Ensayo de laboratorio en muestras de suelo y/o rocas

extraídas de la zona.• Descripción de las condiciones del suelo, estratigrafía

e identificación de los estratos de suelo o baserocosa.• Dependiendo de la envergadura del proyecto y del

tipo de suelos se pondrán realizar ensayos derefracción sísmica, suplementados por perforaciones

o excavaciones de verificación en sustitución a lostrabajos antes mencionados.• Presentación de los resultados y recomendaciones

sobre especificaciones constructivas y obras deprotección.



Los estudios de peligro sísmico tendráncomo finalidad la determinación deespectros de diseño que definan las

componentes horizontales y vertical delsismo a nivel de la cota de cimentación.



El alcance de los estudios de peligro sísmico dependerá de:• La zona sísmica donde se ubica el puente.• El tipo de puente y su longitud.• Las características del suelo.Para los casos siguientes podrán utilizarse directamente las

fuerzas sísmicas mínimas especificadas en el titulo II delreglamento, sin que se requieran estudios especiales depeligro sísmico para el sitio:• Puentes ubicados en la zona sísmica 1,

independientemente de las características de laestructura.

• Puentes de una sola luz, simplemente apoyados en losestribos, independientemente de la zona donde seubiquen.

• Otros puentes que no correspondan a los casosexplícitamente listados en lo que sigue.



Se requerirán estudios de riesgo sísmico para lospuentes que se ubique en las zonas 1,2 ó 3 en lossiguientes casos.

• Puentes colgantes, puentes atirantados, puentes enarco y todos aquellos puentes con sistemasestructurales no convencionales, que siempre que -en cualquiera de los casos mencionados – se tengauna luz de mas de 90.00m. y/o el suelo correspondaal perfil tipo S4.

• Otros puentes colgantes, incluyendo puentescontinuos y simplemente apoyados de múltiplesluces, con una longitud total de la estructura mayor o igual a 150 m.



Los sondajes Geofísicos pueden solocomplementar los sondajes Directos,como son:

Refracción Sísmica.

Geo radar(Hasta 20.00m)



Los estudios ecológicos tendrán como finalidad:

• Identificar en forma oportuna el problema ambiental,incluyendo una evaluación de impacto ambiental en laconcepción de los proyectos. De esta forma se diseñaranproyectos con mejoras ambientales y se evitara, atenuara

o compensara los impactos adversos.• Establecer las condiciones ambientales de la zona de

estudio.• Definir el grado de agresividad del medio ambiente sobre

la subestructura y la superestructura del puente.• Establecer el impacto que pueden tener las obras del

puente y sus accesos sobre el medio ambiente a nivel delos procedimientos constructivos y durante el servicio delpuente.

• Recomendar las especificaciones de diseño, construccióny mantenimiento para garantizar la durabilidad delpuente.



Hay que tener en cuenta si necesitaexpropiación de terrenos,(Estudio SocioAmbiental), Por otra parte quizánecesite el CIRA o si hay que presentaral INRENA.

Documents

Filoso. Estudios Basicos