MANUAL MANUAL DE PUENTES PEATONALES COLGANTES
ALMEIRO DE JESÚS MEJÍA PÉREZ FABIAN ALFONSO OCHOA CABALLERO
UNIVERSIDAD DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL BUCARAMANGA, SANTANDER 2017
MANUAL DE PUENTES PEATONALES COLGANTES
ALMEIRO DE JESÚS MEJÍA PÉREZ FABIAN ALFONSO OCHOA CABALLERO
Trabajo de grado presentado como requisito para obtener el título de Ingeniero civil
DIRECTOR: ESP. MAURICIO ALBERTO PARRA ARENAS
UNIVERSIDAD DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL BUCARAMANGA, SANTANDER 2017
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MANUAL DE PUENTES PEATONALES COLGANTES
ALMEIRO DE JESÚS MEJÍA PÉREZ FABIAN ALFONSO OCHOA CABALLERO
Trabajo de grado presentado como requisito para obtener el título de Ingeniero civil
DIRECTOR: ESP. MAURICIO ALBERTO PARRA ARENAS
UNIVERSIDAD DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL BUCARAMANGA, SANTANDER 2017
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Nota de aceptación:
Firma del presidente del jurado
Firma del jurado
Firma del jurado
Bucaramanga Junio de 2017
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DEDICATORIA Principalmente a Dios por permitirnos alcanzar nuestro anhelo y terminar satisfactoriamente esta profesión. A mí madre Nuria Caballero y a mí padre Alfonso Ochoa que lucharon incansablemente por hacerme una persona de bien y con principios y valores éticos, por brindarme la confianza suficiente para creer en mis capacidades intelectuales, a mi hermano Oscar Ochoa por sus consejos y motivación para siempre luchar por mi propósito. (Fabian Ochoa). A mis m is padres Almeiro De Jesús Mejía Carrillo y Deisith Laudith Pérez Solano So lano que cada día de sus vidas desde mi nacimiento me educaron y me enseñaron a luchar por mis metas, que en cada instante de mi vida me han aconsejado a ser una persona de bien, con valores y principios; A mis hermanos Ainer y Anaidis que han sido una inspiración para avanzar en la vida, además ademá s de ser para ellos un modelo a seguir. (Almeiro Mejía P.) A nuestros amigos amigos y compañeros de estudio estudio por brindarnos su apoyo, por compartir conocimientos y virtudes que fueron útiles en nuestra vida académica. A todas las personas que de alguna forma contribuyeron en este proceso de formación y nos animaron a seguir luchando por este sueño que hoy es una realidad.
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AGRADECIMIENTOS
AL INGENIERO MAURICIO PÁRRA, asesor a sesor temático del trabajo de investigación, por la disponibilidad y colaboración ofrecida durante proceso de este proyecto. AL INGENIERO JAIME RONDÓN, docente encargado de brindar sus conocimientos y experiencia en el recorrido de nuestra formación académica. AL INGENIERO HUGO LEÓN, quien nos brindó su confianza y nos motivó durante este proceso educativo. AL INGENIERO JOSE ANTONIO DELGADO MONROY, Decano de la faculta de ingeniería civil, por su gestión y entrega para hacer de esta profesión A todos los compañeros que estuvieron de cerca siguiendo la realización de este trabajo e incentivándonos a luchar por hacer de esta meta una realidad. Y por último A todo el grupo de docentes de la Universidad De Santander, quienes aportaron en nuestra formación como profesionales.
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TABLA DE CONTENIDO
LISTA DE TABLAS ............................................................................................................ 8 ILUSTRACIONES .............................................................................................................. 9 LISTA DE CUADROS ...................................................................................................... 10 LISTA DE ANEXOS......................................................................................................... 11 RESUMEN....................................................................................................................... 12 ABSTRACT ..................................................................................................................... 13 INTRODUCCIÓN............................................................................................................. 14 1.
JUSTIFICACIÓN ...................................................................................................... 15
1.1.
OBJETIVOS .......................................................................................................... 16
1.1.1 OBJETIVO GENERAL......................................................................................... 16 1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ............................................................................... 16 2.
OBJETO DE ESTUDIO ............................................................................................ 17 2.1 HIPÓTESIS ............................................................................................................ 17
3.
ESTADO DEL ARTE ................................................................................................ 18 3.1 PUENTES DE MADERA: ....................................................................................... 20 3.2 PUENTES DE MAMPOSTERÍA: ............................................................................ 21 3.3 PUENTES DE ACERO:.......................................................................................... 22 3.4 PUENTES DE CONCRETO ARMADO:.................................................................. 25 3.5 PUENTES DE CONCRETO PRESFORZADO ....................................................... 26 3.6 USO DE LOS PUENTES PEATONALES EN EL MUNDO:..................................... 27 3.7 PASARELA AL PABELLÓN ALEMÁN, EXHIBICIÓN DE BRUSELAS, 1958: ......... 28
4. MARCO REFERENCIAL ............................................................................................. 31 4.1 MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL .................................................................... 31 4.1.1 PUENTE PEATONAL .......................................................................................... 31 4.1.2 COMPONENTES DE UN PUENTE PEATONAL COLGANTE: ............................ 32 4.1.2.1 SUPERESTRUCTURAS: ................................................................................. 32 4.1.2.2 SUBESTRUCTURA.......................................................................................... 32 4.1.3 MARCO NOMATIVO ........................................................................................... 34 5. PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE UN PUENTE PEATONAL COLGANTE ..... 35 5.1 ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS ............................................................................... 35
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5.1.2 ESTUDIOS DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA ................................................... 36 5.1.3 ESTUDIOS GEOLÓGICOS ................................................................................. 38 5.1.4 ESTUDIOS GEOTÉCNICOS............................................................................... 38 5.1.5 ESTUDIOS DE RIESGO SÍSMICO ..................................................................... 39 5.1.6 ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTAL .............................................................. 40 5.1.7 ENSAYOS DE CAMPO ....................................................................................... 41 5.1.8 ENSAYOS DE LABORATORIO .......................................................................... 42 5.1.9 DOCUMENTACIÓN ............................................................................................ 43 5.2 ESPECIFICACIONES TECNICAS ............................................................................. 45 5.3 ANÁLISIS ESTRUCTURAL ....................................................................................... 46 5.3.1 CARGAS DE DISEÑO......................................................................................... 46 5.3.1.1 CARGA VIVA DE PEATONES ......................................................................... 46 5.3.1.2 VEHÍCULO DE CARGA ................................................................................... 47 5.3.1.3 CARGA DE VIENTO ........................................................................................ 47 5.3.1.4 COMBINACIONES DE CARGAS ..................................................................... 48 5.3.1.5 DETALLES DE DISEÑO .................................................................................. 48 5.3.7 DEFLEXIÓN ........................................................................................................ 48 5.3.1.6 VIBRACIONES ................................................................................................. 49 5.3.1.7 TENSIÓN ADMISIBLE A LA FATIGA ............................................................... 49 5.3.1.8 ESPESOR MÍNIMO DEL ACERO .................................................................... 50 5.3.1.9 SOLDADURA DE LAS CONEXIONES EN TUBULARES ................................. 50 5.3.2 CONEXIONES EN LA MITAD DE LOS TRAMOS DE LA ARMADURA ............... 50 6. GLOSARIO .................................................................................................................. 51
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LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Tabla 2. Tabla 3. Tabla 4. Tabla 5. Tabla 6. Tabla 7. Tabla 8.
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ILUSTRACIONES Pág. Ilustración 1. Ilustración 2. Ilustración 3. Ilustración 4.
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LISTA DE CUADROS Pág. Cuadro 1 Cuadro 2 Cuadro 3 Cuadro 4
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LISTA DE ANEXOS Pág. ANEXO A. ANEXO B. ANEXO C. ANEXO D. ANEXO E. ANEXO F.
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RESUMEN
Mediante este proyecto de investigación sobre puentes peatonales colgantes se busca incentivar a instituciones enfocadas en la formación de ingenieros civiles y personas interesadas en esta área, por medio de un manual con especificaciones claras sobre los puntos que deben tenerse en cuenta para el desarrollo de proyectos de este tipo; es de suma importancia el contenido de este manual debido que en el sector de ingeniería hay poco interés hacia este campo, se quiere promover el estudio sobre puentes.
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ABSTRACT
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INTRODUCCIÓN El hombre con la necesidad de comunicarse con otros lugares que se encuentran separados por cauces de agua, por abismos, en fin, todo eso llevo a disminuir los problemas que se lo impedían, debido a esto, desarrollo un nuevo tipo de construcción, por esta razón se crearon los puentes peatonales que son e structuras destinadas a saltar obstáculos naturales, como ríos, lagos o brazos de mar; y obstáculos artificiales, como vías férreas o carreteras para que exista continuidad en todo el ancho transversal de un camino interrumpido, para salvar un desnivel excesivo y brindarle seguridad a los peatones. La construcción de este tipo de estructuras se remonta a miles de años atrás, el puente peatonal más antiguo del que se tiene conocimiento es el puente de Ciro el Grande, sobre el rio Éufrates, que data del año 536 A.C, cabe pensar que este tipo de construcciones civiles han sido de las primeras llevadas a cabo por el hombre. A pesar que la construcción de este tipo de puentes no ha cesado a lo largo de la historia, los materiales, técnicas de construcción y métodos de análisis y diseño de los puentes han evolucionado en respuesta a las crecientes necesidades de la humanidad. Hasta principios del siglo XIX, los puentes fueron diseñados y construidos por maestros de la construcción con procedimientos empíricos. En los últimos años, la incorporación de la estadística y la teoría de las probabilidades al diseño ha dado lugar a una filosofía de confiabilidad en la seguridad de las estructuras, que está siendo aplicada con acierto al diseño y construcción de los puentes. Lo anterior se ve reflejado en la expedición de normas y especificaciones. Lo cual ha abierto paso a otras tipologías de puentes como; puentes colgantes, puentes viga, puentes voladizos, puentes de arco, pórticos continuos, atirantados etc. NORMA COLOMBIANA DE DISEÑO DE PUENTES CCP 14 HTTP://WWW.RADIOIGLESIA.COM/PROFECIAS-BIBLICAS/ITEM/763-LA-CONQUISTA-DE-BABILONIA
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1. JUSTIFICACIÓN
Gracias a sucesos desafortunados los ingenieros estructurales han podido desarrollar técnicas y teorías que permitan diseñar estructuras con márgenes de seguridad confiables, en la medida en que las crecientes necesidades de la humanidad lo han demandado. El uso de puentes peatonales es fundamental para la seguridad de todas las personas y garantiza a todos los agentes seguridad e n el desplazamiento del peatón en donde no hay otras opciones de cruce seguro para ellos. Es importante recordar que los peatones hacen parte del grupo más vulnerable de sufrir un accidente de tránsito en Colombia y en el resto del mundo, junto con los motociclistas y los ciclistas. Por ejemplo, en el 2013, 29.7% de los muertos y el 22.6% de los heridos en accidentes de tránsito en Colombia fueron peatones. Por eso, es necesaria la implementación de este manual con la finalidad de aumentar el interés hacia los puentes peatonales concientizando a la sociedad sobre la importancia de estas estructuras, la construcción y uso de puentes peatonales es indispensable siempre y cuando este sea el medio para cruzar vías, reducir el tiempo de traslado, acortar distancias y así evitar acontecimientos nefastos.
HTTPS://WWW.SURA.COM/BLOGS/AUTOS/PUENTES-PEATONALES-VITALES-SEGURIDAD-VIAL.ASPX
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1.1. OBJETIVOS A continuación, se describe el objetivo general y los objetivos específicos del proyecto de investigación.
1.1.1 OBJETIVO GENERAL
Crear un manual para el diseño de puentes peatonales colgantes que sea de vital apoyo para los ingenieros civiles, arquitectos, demás profesionales con áreas afines; además ser un recurso académico en los planteles educativos, como colegios y universidades para su asequible compresión y enseñanza.
1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Aplicar los conocimientos adquiridos durante la formación académica en la Universidad de Santander (UDES), para la elaboración de este manual.
Determinar los estudios previos para el diseño de puentes peatonales colgantes.
Analizar cada tipo de suelo con el fin de optar la cimentación adecuada en los diferentes casos.
Utilizar normas y reglamentos establecidos para el diseño de Puentes Colgantes, para que el manual este apoyado sobre estos códigos.
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2. OBJETO DE ESTUDIO El objeto de estudio de este proyecto es la elaboración de un manual de puentes peatonales colgantes que será de vital apoyo para los ingenieros civiles, además se buscará el aprovechamiento máximo de este recurso académico en instituciones enfocadas en esta rama de la ingeniería y áreas afines.
2.1 HIPÓTESIS La elaboración de un correcto manual de puentes peatonales colgantes, el cual cumple con las especificaciones normativas que lo cobijan, de igual forma satisface las prioridades académicas para interesados en el tema.
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3. ESTADO DEL ARTE Antes de iniciar este tema es necesario definir al lector el significado de puente, que es una estructura destinada a salvar obstáculos naturales, como ríos, lagos o brazos de mar; y obstáculos artificiales, como vías férreas o carreteras para que exista continuidad en todo el ancho transversal de un camino interrumpido o para salvar un desnivel excesivo; pero también es necesario destacar que existen otros tipos de puentes que pueden transportar tuberías y líneas de distribución de energía, los que soportan un canal o conductos de agua se llaman acueductos. Los puentes construidos sobre terreno seco o en un valle y formados por un conjunto de tramos cortos se suelen llamar viaductos. De los puentes emana una fascinación a la que sólo pocos pueden sustraerse. Con ellos supera el hombre los límites de su espacio vital, une lo separ ado, triunfa sobre los obstáculos de la naturaleza y da continuidad a su desarrollo. Al principio fue utilizada la madera de los árboles para salvar el curso de un arroyo o de un desfiladero, pero ya en la antigüedad surgieron puentes basándos e en rocas labradas, sólidamente encajadas. Debido a que los primeros son más fáciles y más rápidos de construir que los de mampostería, han resultado siempre más económicos; por ello, los primeros que construyó el hombre fueron de madera. Los puentes de madera han planteado siempre problemas de durabilidad y por ello se han considerado siempre de una categoría inferior que los de mampostería.
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Ilustración 1. E L “ TRONCO”, FORMA PRIMITIVA DE PUENTE . F UENTE :COLOCAR EL LIBRO O LA REVISTA O DE DONDE LA SACARON
La aparición de nuevos materiales de construcción, principalmente el acero, dio paso a un replanteamiento de la situación. La teoría de estructuras elaboró los modelos de cálculo para la comprobación de los diseños cada vez más atrevidos de los ingenieros, como arcos y armaduras para salvar grandes claros. Ya en el siglo XX el concreto armado abre posibilidades a los constructores; el concreto pretensado desarrollado durante los últimos decenios, ofrece a arquitectos e ingenieros un vasto campo para la configuración de sus obras optimizando costos, facilitando técnicas, y en definitiva "popularizando" su construcción. A través del tiempo la evolución de los materiales permitió al hombre dar nuevas formas y usos, por lo que los puentes podemos clasificarlos como se indica a continuación:
Por sus materiales de construcción (Aunque la estructura de un puente no está constituida por un solo tipo de material, la clasificación no siempre se adaptara totalmente a la realidad, pero aun así no deja de ser válida).
Por su tipo de estructura.
Por su función y utilización.
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T ABLA 1. C LASIFICACIÓN DE PUENTES
Materiales de
Tipo de estructura
Función y utilización
construcción Madera
Fijos
Móviles
Peatonales
Mampostería
De vigas
Basculante
Carreteros
De arcos
Giratorio
Ferroviarios
Concreto armado
De armaduras
Deslizante
Concreto
Cantiléver
Acero
presforzado
Acueductos y viaductos
Sustentados por cables Flotantes
Fuente: zxxx La evolución principal se desarrolla de la manera siguiente.
3.1 PUENTES DE MADERA: Según la historia, se sabe de la existencia de puentes fijos desde hace unos 4000 años en China. Así, en el año 1050 a. C. se debió construir un puente de madera de 900 m. de longitud y 19 m. de altura sobre el nivel del agua, sobre el río Min. De parecida importancia fue el puente sobre el Éufrates, construido en el año 600 a.C. considerado como una de los mayores exponentes técnicos de su tiempo.
ILUSTRACIÓN2.Puentedemadera
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El más antiguo de los puentes romanos registrados en la historia, el legendario “Pons Sublicus” sobre el Tíber en Roma (alrededor del 621 a.C.).
Sus pilares estaban construidos por piedra y la estructura superior por vigas de madera. El puente fue destruido en el año 62 a.C. en la defensa de Roma frente a los etruscos. Los romanos impregnaban ya la madera de construcción con aceites de resina, también sabían distinguir calidades según la finalidad de aplicación y, especialmente, elegir maderas de duración particularmente elevada, como el encino y el fresno para la construcción de los pilotes. Sin embargo, cabe señalar que el principal problema que se presenta en los puentes de madera es la necesidad de proporcionarles un adecuado mantenimiento para tener un tiempo de vida útil aceptable, de no ser así originaría un riesgo en la estructura del puente. Por otra parte, la ventaja de este tipo de puentes es la redu cción de costo al utilizar materiales y mano de obra de la zona donde se está construyendo la estructura.
3.2 PUENTES DE MAMPOSTERÍA El hombre aprendió pronto a labrar las rocas talladas en bruto para formar bóvedas en las que las cargas se transformen en esfuerzos de compresión hacia los estribos (llamados arranques). A medida que se adquirió experiencia fueron creciendo los claros y con ello también las alturas de las bóvedas de los arcos, pues las características de la geometría en arco y las propiedades físicas de la roca, resultaron benéficas al trabajar fundamentalmente a compresión, limitando o eliminando prácticamente el efecto de flexión. Los puentes romanos que se mantienen en pie suelen sustentarse en uno
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o más arcos de roca, debido a que adoptaron el sistema de las bóvedas de los etruscos y la desarrollaron hasta una perfección todavía no superada en la actualidad, como el puente de Martorell cerca de Barcelona, en España, construido hacia el 219 a.C., y el Ponte di Augusto en Rímini, Italia, del siglo I a.C. El Pont du Gard en Nimes, Francia, tiene tres niveles de arquerías que elevan el puente a 48 m. sobre el río Gard, con una longitud de 261 m.; es el ejemplo mejor conservado de gran puente romano y fue construido en el siglo I a.C. La utilización de arcos de medio punto derivó más tarde en la de arcos apuntalados. Los arcos modernos suelen ser escarzanos o con forma semielíptica, ya que permiten tramos más largos sin interrumpir la navegabilidad y con altura moderad a. El puente sobre el río Tweed (1803) en Kelso, Escocia, ejemplo de puente de arco semielíptico, fue diseñado por el ingeniero británico John Rennie. Con la construcción de nuevas vías de comunicación; primeramente, para el ferrocarril y más tarde para la autopista, dio como resultado la reutilización de los arcos de medio punto en la construcción de puentes, realizados con roca ta llada en los lugares donde estos resultaban económicos. El viaducto de mampostería de Ballochmyle, que cruza el río Ayr cerca de Mauchline, en Escocia, tiene un tramo soportado por un arco de medio punto de 55 m. Un viaducto de 3.658 m. compuesto por 222 arcos de mampostería que comunica la ciudad de Venecia con tierra firme. El tramo soportado por el arco de roca más grande, 90 m., es el puente de Syra, en Plauen, Alemania; se terminó en 1903. No se ha seguido construyendo puentes con arcos de roca por su alto costo.
3.3 PUENTES DE ACERO El empleo del hierro significó una transformación radical en la construcción en general, y en los puentes en particular; sus posibilidades eran mucho mayores que las de los materiales conocidos hasta entonces, y por ello se produjo un desarrollo
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muy rápido de las estructuras metálicas, que pronto superaron en dimensiones a todas las construidas anteriores. En 1784, Henry Cort consiguió fabricar por primera vez en Inglaterra hierro maleable utilizable en el horno de llama, con ayuda de carbón de piedra. Pero ya unos pocos años antes el “metalúrgico” A. Darwy construyó el primer puente de
arco de hierro, con 30 metros de claro, sobre el río Severn, entre los años 1777- 79. Para ello empleó todavía la quebradiza fundición, que sólo era capaz de soportar esfuerzos de compresión. El acero era un material caro hasta que en 1856 el inglés Henry Bessemer patentó un proceso para hacer acero barato y en cantidades industriales, mediante un convertidor donde se insuflaba aire en el hierro fundido que reducía las impurezas y el contenido de carbono. El primer gran puente cuya estructura principal es de acero es el de San Luis sobre el río Mississippi en los Estados Unidos, proyecto de James B. Eads en 1874, con tres arcos de 152+157+152 m. de claro. Los dos grandes puentes de finales del siglo XIX fueron también de los primeros que se hicieron con acero: el puente de Brooklyn y el puente de Firth of Forth. En esta época el acero se impuso como material de construcción sobre el hierro, y por ello, a partir de entonces, todos los puentes se han hecho de acero. En terreno llano no se dispone de altura suficiente para construir puentes de bóveda y así inicia el acero su marcha victoriosa con puentes de vigas de enormes claros para pesadas cargas de ferrocarril, que duró casi un siglo. El proceso de soldadura produce deformaciones del material en las zonas próximas al punto de aplicación de la soldadura, debido a la influencia térmica.
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Tales deformaciones no desaparecen del todo una vez enfriado y endurecido el cordón de soldadura. Los esfuerzos internos resultantes crean tensiones locales que no pueden compensarse siempre de manera eficiente por la deformabilidad del acero, agregándose así de manera involuntaria tensiones producidas por la carga. Se aprendió a producir aceros soldables de alta calidad mediante una composición y métodos de fabricación adecuados. A pesar de los altos conocimientos, las posibilidades de cálculo previo y la experiencia, se producen de vez en cuando derrumbes de puentes, incluso antes de completar su construcción. Las causas más frecuentes son los defectos no detectados y una errónea concepción de las influencias, tanto en la construcción como en el cálculo, así como inexactitudes involuntarias durante la ejecución de la obra y un pretendido aprovechamiento máximo del material. Por lo general se dan simultáneamente varios de estos factores. Por otra parte, en la actualidad la construcción de un puente de acero puede implicar la consideración de un costo adicional por la utilización de materiales importados, debido a la carencia en el mercado de materiales en el país, así como la necesidad de mantenimiento considerable. Como parte de las ventajas que se registran en los puentes de acero, se puede mencionar que la geometría en arco en este tipo de puentes, proporciona claros mayores que garantizan distancias considerables. Del mismo modo se han desarrollado técnicas de construcción de puentes de acero, que aseguran rapidez en su construcción.
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3.4 PUENTES DE CONCRETO ARMADO Los puentes de concreto armado son una colaboración del acero y el concreto, adecuado especialmente para resistir esfuerzos de flexión. El concreto es muy adecuado para resistir compresiones y el acero en barras para resistir tracciones. Por ello las barras de acero se introducen en la pieza de concreto, en el borde que debe resistir las tracciones, y gracias a la adherencia entre los dos materiales, las primeras resisten las tracciones y el segundo las compresiones. Durante muchos años las barras de acero eran lisas, pero gracias a una serie de ensayos, se comprobó que la adherencia entre el acero y el concreto, mejoraba significativamente haciendo las barras corrugadas, es decir, con resaltos transversales, razón por la cual así son las barras actuales. El concreto armado apareció a finales del siglo XIX y se desarrolló a principios del XX, después de varias tentativas. En julio de 1867 el Registro Francés de Patentes protegió esta idea fundamental del jardinero Joseph Monier, quien el 13 de agosto de 1873 obtuvo una patente adicional para puentes de “concreto armado”. Un dibujo aclaratorio del armado
descrito en esta patente adicional se consideró como la primera representación de un puente de concreto armado. El primer puente de concreto armado, la pasarela de Chazelet, se construyó en 1875, con un claro de 16.5 m. y 4 m. de ancho por Joseph Monier. El concreto armado se extendió rápidamente por toda Europa; a ello contribuyó el arco de exhibición construido en la exposición universal de Düsseldorf de 1880, que sirvió para dar a conocer este nuevo material.
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Con concreto armado se llegaron a hacer puentes viga de gran claro; el mayor es el de Ivry sobre el Sena, una pasarela triangulada de 134.5 m. de claro, construida en 1930; uno de los mayores fue el puente de Villeneuve-St. Georges también sobre el Sena cerca de París, una viga continua de alma llena con claro máximo de 78 m, terminado en 1939. Después de la Segunda Guerra Mundial se construyeron puentes de concreto armado, algunos de ellos de claro grande, pero rápidamente se impuso el concreto pretensado y los puentes de concreto armado han quedado reducidos a las losas de pequeño claro.
3.5 PUENTES DE CONCRETO PRESFORZADO El presfuerzo puede definirse en términos generales como el precargado de una estructura, antes de la aplicación de las cargas de diseño requeridas, hecho en forma tal que mejore su comportamiento general. Se inicia en Bohemia la fabricación de tableros pretensados con alambres de cuerda de piano de alta resistencia y se obtiene en 1922 una patente, en la que se describen las ventajas de los alambres delgados, para un anclaje por adherencia. En 1934 se propone ejecutar elementos pretensados según un sistema suspendi do, para disminuir de esta forma los esfuerzos cortantes en el concreto. Alrededor del año 1950, el lento desarrollo del concreto pretensado ha avanzado hasta el punto que su expansión tiene lugar en forma cada vez más rápida, primeramente, en los países donde se origina y después, de manera amplia en casi todo el mundo. Pero en ningún otro sector de la construcción se utilizaría el concreto presforzado, como en la construcción de puentes.
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En lo que se refiere a las ventajas que tiene el concreto pretensado podemos comentar que permite mayores claros en los apoyos de los puentes, la facilidad de la prefabricación y la rapidez de montaje.
De igual forma asegura la reducción en el peso de la estructura requiriendo una altura y un ancho menor en comparación con el concreto armado en donde son mayores. Lo anterior indica un acelerado avance en la construcción de puentes al mínimo costo. El concreto pretensado no ha hecho desaparecer el concreto armado; cada uno tiene su campo de aplicación. Al iniciarse el concreto pretensado se trató de su stituir toda la armadura pasiva por activa; por ello los primeros puentes se pretensaban longitudinal y transversalmente. Pero pronto cada material encontró su sitio; la armadura activa se debe emplear para resistir los esfuerzos principales y la pasiva los secundarios. Incluso puente losa con claros de hasta 20 m. se pueden hacer exclusivamente con armadura pasiva, aunque hay que tener en cuenta la fisuración, porque muchas veces, aun siendo admisible, es excesivamente visible.
3.6 USO DE LOS PUENTES PEATONALES EN EL MUNDO En el curso natural de la evolución de la ingeniería se han con struido varios puentes peatonales
alrededor
del
mundo
con
estructuras
que
proporcionan
arquitectónicamente diseños atractivos y excitantes a los observadores; muchos de estos diseños se han extendido a países como Alemania, Francia, Austria, Estados Unidos, Canadá, etc., los cuales han mejorado e innovado las técnicas, formas y procedimientos constructivos hasta lograr puentes como los que trataremos más adelante. En cuanto a los procedimientos constructivos hemos notado las ventajas de reduc ir la profundidad de la superestructura, la simplicidad de edificación y estética. Siendo la luminosidad de apariencia obtenida evidente. Cuando las condiciones son
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convenientes, y ellas generalmente son, más puentes peatonales se construyen como estructuras asimétricas con sólo un poste. Las superestructuras pueden ser bastante convencionales y con atirantados, puede diseñarse como vigas continuas con apoyos elásticos.
En octubre de 1964, la agencia de Caminos Públicos del Departamento Americano de Comercio (ahora la Administración de la Carretera Federal, Departamento Americano de Transporte) emitió una serie de planos estándar para puentes carreteros, en el Volumen 5 publicado, llamándolo "Puentes Peatonales Típicos", este documento, en el Apéndice A, contiene un diseño típico para una sola torre de puente atirantado, representado una actitud muy progresiva hacia este tipo de construcción.
3.7 PASARELA AL PABELLÓN ALEMÁN, EXHIBICIÓN DE BRUSELAS, 1958: Este puente era el rasgo principal del Pabellón alemán en la Exhibición de Bruselas en 1958, (Fig.3). Después de que la exhibición cerró fue desmantelado y reconstruido encima de una carretera cerca de Duisburg.
ILUSTRACIÓN 3. P ASARELA AL PABELLÓN ALEMÁN , BRUSELAS , 1985. F ALTA FUENTE
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El Puente del Pabellón alemán es raro ya que presenta un desplazamiento lateral, únicamente en el plano vertical y es estático en su geometría transversal. El desplazamiento torsional resistente de la viga cuadrada consiste de cuatro placas de 13/16” Tiene una profundidad constante de 1.32 m. y un ancho que varía de 30
a 70 cm., tiene un claro corto de 18.30 m., que se fijan al estribo y un voladizo fuera del poste de 36.60 m. una madera tratada de 3.00 m. de ancho que se apoya en 3.35 m. centrales por 25.4 cm. Profundamente la pestaña ancha transversal trabaja como voladizo fuera de los 3.95 m. de la viga cuadrada. Un poste de acero de aproximadamente 50.30 m. de altura que soporta la superestructura. La torsión de la viga cuadrada es soportada desde el poste por seis tirantes de aproximadamente 2” de diámetro, en una configuración de arpa. La viga y poste
fueron pintados originalmente de blanco. Cuando la estructura se re-construyo en Duisburg, se repintaron la viga y poste de amarillo para contrastar con el follaje verde.
ILUSTRACIÓN 4. PUENTE COLGANTE PRIMITIVO A BASE DE BEJUCOS ENTRE TEJIDOS
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El principal desafió en el diseño y construcción de este tipo de puentes es el de proporcionar a los peatones la idea de que éste es un medio seguro y cómod o para trasladarse de un lugar a otro, es por ello que la selección del tipo de materiales que se utilizarán en su construcción deben ser de primera calidad; pero hablar de calidad es hablar de un incremento en costos, es por ello que su uso es más frecuente en países desarrollados mas no así en países subdesarrollados, que no pueden cubrir los altos costos, utilizando materiales de menor calidad que dan m uy corta duración a los puentes y con ello de aspecto poco estético. Aunque puede parecer poco frecuente el diseño, construcción y el uso de puentes peatonales colgantes existe una gran variedad de este tipo de vías de comunicación en distintas poblaciones del mundo.
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4. MARCO REFERENCIAL 4.1 MARCO TEÓRICO Y CONCEPTUAL 4.1.1 PUENTE PEATONAL Este tipo de estructuras permiten el paso de peatones sobre cuerpos de agua, vías de tráfico o valles en las montañas. Se pueden construir en diferentes tipos de materiales. Los hay estáticos y móviles (que se pliegan, giran o elevan). Los tamaños son muy diversos desde unos pocos metros hasta cientos de metros. Debido a la poca carga para la que están concebidos y a la limitada longitud que han de atravesar, el diseño de los mismos puede ser muy diverso. Desde el punto de vista de planificación de transporte la gran ventaja de estas estructuras es que no dificultan el tráfico. Desde el punto de vista del peatón este tipo de estructuras alargan el camino con respecto a un paso de cebra o con semáforos.
FALTA EXPLICACIÓN DE LA ILUSTRACIÓN Y FUENTE
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4.1.2 COMPONENTES DE UN PUENTE PEATONAL COLGANTE: Los puentes peatonales constan fundamentalmente de dos partes, la superestructura y la subestructura:
4.1.2.1 SUPERESTRUCTURAS: Son los componentes estructurales del puente que constituyen el tramo horizontal.
TABLERO: Es el componente, con o sin superficie de rodamiento, que soporta las cargas de rueda en forma directa y es soportado por otros componentes.
ESTRUCTURA PORTANTE: Es el componente estructural que soporta al tablero y se apoya en sus extremos con la subestructura, es decir transmite las cargas procedentes del tablero a los estribos y/o pilas.
ACCESORIOS DEL TABLERO: Son elementos que sirven para dar funcionalidad al puente y seguridad a los peatones: barandas, barreras.
BARANDA: Antepecho o elemento de protección, elaborado generalmente de material liviano (metal o madera) o de concreto y mampostería (siempre y cuando estén combinados con un material liviano), que se coloca en los bordes laterales de las rampas, de las escaleras y en la placa de caminado del puente mismo.
CRUCE PEATONAL ELEVADO O PUENTE PEATONAL: Elemento que separa el cruce peatonal sobre vías, sin riesgos para la integridad física de los peatones, separándolos en el espacio estableciendo dos niveles.
GÁLIBO: Altura entre la superficie de rodadura de la calzada y el borde inferior de la superestructura del puente.
GÁLIBO HORIZONTAL: Distancia del borde del sardinel de la calzada al primer elemento de apoyo al puente.
4.1.2.2 SUBESTRUCTURA: Son los componentes estructurales del puente que soportan el tramo horizontal.
PILARES: Son elementos de apoyo intermedios los cuales conducen los
esfuerzos de la superestructura hacia las fundaciones, están diseñados para
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resistir presiones hidráulicas, cargas de viento, cargas de impacto, etc. Pueden ser de concreto o acero. también pueden tener una sección llena o una sección hueca, la elección de los pilares depende de la constructibilidad y la estética.
PILARES PARED: En general abarcan el ancho total de las vigas principales. Los
Pilares-pared son muy aconsejables por razones hidráulicas. Para ríos navegables, en general llegan a ser muy gruesos para su seguridad en casos de colisión de barcos. En cuanto a su configuración, se debe prevenir contra la adopción de pilares-pared demasiado delgados. En la Figura siguiente se presenta diferentes posibilidades de forma para la sección transversal.
PILARES COLUMNA: Las columnas ofrecen mucha ventaja frente a los pilarespared debido a su módica necesidad de materiales, visión casi libre debajo del puente, mejor posibilidad de cruces oblicuos, aspecto más liviano. Se utiliza generalmente para carreteras elevadas y puentes en rampa. Las posibilidades de sustentación y forma son numerosas.
ESTRIBOS: Son los que proveen soporte a la superestructura, establecen la conexión entre la superestructura y el terraplén, son diseñados para soportar la carga de la superestructura la cual es transmitida por medio de los elementos de apoyo, el peso de la losa de transición y las presiones del suelo (empuje de tierras). Los estribos están conformados por una losa de fundación que transmite el peso de los estribos directamente al suelo, la losa sirve de cubierta para un sistema de pilotes que soportan la carga, el muro frontal, asiento del puente, los estribos también poseen juntas de dilatación o expansión que ajustan los desplazamientos de la superestructura.
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FUNDACIONES: Se encuentran bajo el terreno de la superficie son encargados de transmitir toda la carga al suelo, al absorber dicha carga el suelo se contracciona dando origen a los asentamientos.
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59442007
4.1.3 MARCO NOMATIVO Norma técnica colombiana NTC 4774
Norma colombiana de diseño de puentes CCP 14
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5. PROCEDIMIENTO PARA EL DISEÑO DE UN PUENTE PEATONAL COLGANTE
A continuación, se indica la metodología, estudios previos y normas que interfieren para llevar a cabo el diseño de puentes peatonales colgantes.
5.1 ESTUDIOS TOPOGRÁFICOS Al rendir un informe sobre los estudios topográficos llevados a cabo para la construcción de un puente, además de dar el nombre del rio, barranca, camino, vía o tramos en el cual se encuentra, estos tendrán como objetivos: a) Realizar los trabajos de campo que permitan elaborar los planos topográficos correspondientes. b) Proporcionar información de base para los estudios de hidrología e hidráulica, geología, geotecnia, ecología y sus efectos medioambientales. Los estudios topográficos deberán comprender como mínimo lo siguiente:
Levantamiento topográfico general de la zona del proyecto, documentación en planos a escala entre 1:500 y 1:2000 con curvas de nivel a intervalos de 1 metro y comprendiendo por lo menos 100 metros a cada lado del puente en dirección longitudinal (correspondiente al eje de la carretera) y en dirección transversal (la de cualquier obstáculo a ser transpuesto).
Definición de la topografía de la zona de ubicación del puente y sus accesos, con planos a escala entre 1:100 y 1:250 considerando curvas de nivel a intervalos no mayores que 1 m y con secciones verticales tanto en dirección longitudinal como en dirección transversal. Los planos deberán indicar los accesos del puente, así como autopistas, caminos, vías férreas y otras posibles referencias. Deberán indicarse igualmente con claridad la vegetación existente.
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En el caso de puentes sobre cursos de agua deberá hacerse un levantamiento detallado del fondo. Será necesario indicar en planos la dirección del curso del agua y los límites aproximados de la zona inundable en las condiciones de aguas máximas y mínimas, así como los observados en eventos de carácter excepcional.
Ubicación e indicación de cotas de puntos referenciales, puntos de inflexión y puntos de inicio y término de tramos curvos; ubicación y colocación de Bench Marks.
Levantamiento catastral de las zonas aledañas del puente, cuando existan edificaciones u otras obras que interfieran con el puente o sus accesos.
5.1.2 ESTUDIOS DE HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA Los objetivos de estos estudios son establecer las características hidrológicas de los regímenes de avenidas máximas y extraordinarias y los factores hidráulicos que conllevan a una real apreciación del comportamiento hidráulico del río que pe rmiten definir los requisitos mínimos del puente y su ubicación optima en función de los niveles de seguridad o riesgos permitidos o aceptables para las características particulares de la estructura. Los estudios de hidrología e hidráulica para el diseño de puentes deben permitir establecer lo siguiente:
Ubicación optima del cruce.
Caudal máximo de diseño hasta la ubicación del cruce.
Comportamiento hidráulico del rio en el tramo que comprende el cruce.
Área de flujo a ser confinada por el puente.
Nivel máximo de aguas(NMA) en la ubicación del puente.
Nivel mínimo recomendable para el tablero del puente.
Profundidades de socavación general, por contracción y local.
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Profundidad mínima recomendable para la ubicación de la cimentación según su tipo.
Obras de protección necesarias.
Previsiones para la construcción del puente.
Los estudios hidrológicos e hidráulicos deben comprender lo siguiente:
Evaluación de estudios similares realizados en la zona de ubicación del puente; en el caso de un reemplazo de un puente colapsado es conveniente utilizar los parámetros de diseño anteriores.
Visita de campo; reconocimiento del lugar tanto en la zona de cruce como de la cuenca global.
Recolección y análisis de información hidrométrica y meteorológica existente
Caracterización hidrológica de la cuenca, considerada hasta el cruce del curso del agua con base a la determinación de las características de las respuestas de lluvia-escorrentía, y considerando aportes adicionales en la cuenca.
Selección de los métodos de estimación del caudal máximo de diseño.
Estimación de los caudales máximos para diferentes periodos de retorno y según distintos métodos; en todos los casos se recomienda llevar a cabo una prueba de ajuste de los distintos métodos de análisis para la selección del mejor.
Selección de secciones transversales representativas del cauce y la obtención del perfil longitudinal.
Determinación de las características hidráulicas del flujo.
Determinación de las profundidades de socavación general por contracción total y local.
Recomendaciones de protección y/o consideraciones de diseño adicionales, los puentes ubicados en el cruce con un curso de agua deben ser diseñados de modo que las alteraciones y obstáculos que estos representen ante este curso de agua sean previstos y puedan ser admitidos en el desempeño de la estructura
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a lo largo de su vida útil o se tomen medidas preventivas. Para esto deben establecerse las características hidrogeodinámicas del sistema fluvial con el objeto de determinar la estabilidad de la obra respecto al comportamiento del cauce.
5.1.3 ESTUDIOS GEOLÓGICOS Los objetivos de los estudios geológicos son establecer las características geológicas, tanto local como general de las diferentes formaciones geológicas que se encuentran en el sector de estudio, identificando tanto su distribución morfológica, morfometrica (pendientes), como sus características geotécnicas correspondientes. El programa de estudios deberá considerar exploraciones de campo, cuya ca ntidad será determinada con base a la envergadura del proyecto. Los estudios geológicos comprenderán:
Descripción geológica.
Descripción geomorfológica.
Zonificación geológica de la zona.
Definición de las propiedades físicas y mecánicas de suelos y/o rocas.
Identificación y características de fallas geológicas.
Definición de zonas de deslizamientos y aluviones sucedidos en el pasado y de potencial ocurrencia en el futuro.
5.1.4 ESTUDIOS GEOTÉCNICOS Los objetivos de estos estudios son establecer las características geotécnicas, es decir, la estratigrafía, la identificación y las propiedades físicas y mecánicas de los suelos ó rocas para el diseño de cimentaciones estables.
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El estudio debe considerar exploraciones de campo y ensayos de laboratorio, cuya cantidad será determinada con base a la envergadura del proyecto en términos de su longitud y las condiciones del suelo. Los estudios deberán comprender la zona de ubicación del puente, estribos, pilares y accesos. Los estudios geotécnicos deberán comprender lo siguiente:
Ensayos de campo en suelos y/o rocas.
Ensayos de laboratorio en muestras de suelo y/o roca extraídas en la zona.
Descripción de las condiciones del suelo, estratigrafía e identificación de los estratos de suelo o base rocosa.
Definición de tipos y profundidades de cimentación adecuados, así como parámetros geotécnicos preliminares para el diseño del puente al nivel de anteproyecto.
Presentación de los resultados y recomendaciones sobre especificaciones constructivas y obras de protección.
5.1.5 ESTUDIOS DE RIESGO SÍSMICO Los estudios de riesgo sísmico tendrán como finalidad la determinación de espectros de diseño que definan las componentes horizontal y vertical del sismo a nivel de la cota de cimentación. El alcance de los estudios de riesgo sísmico dependerá de:
La zona sísmica donde se ubica el puente.
El tipo de puente y su longitud.
Las características del suelo.
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5.1.6 ESTUDIOS DE IMPACTO AMBIENTAL La construcción de una estructura puede influir en el medioambiente provocando diferentes tipos de afectaciones como:
Modificación del medioambiente, con diferentes tipos de polución: física y química, fisiológica, biológica y luminosa.
Consumo de recursos, con el empleo de combustibles y otras energías y materias primas no recuperables.
Producción de residuos, generada en la extracción de materias primas, ejecución de obras y demoliciones.
5.1.7 ESTUDIOS ECOLOGICOS
Identificar en forma oportuna el problema ambiental, incluyendo una evaluación de impacto ambiental en la concepción de los proyectos. De esta forma se diseñarán proyectos con mejoras ambientales y se evitara, atenuara o compensarán los impactos ambientales.
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 de los procedimientos constructivos y durante el servicio del puente.
Recomendar las especificaciones de diseño, construcción y mantenimiento para garantizar la durabilidad del puente.
La información mínima para un estudio de impacto ambiental en puentes será:
Fauna silvestre.
Flora adyacente.
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Presencia de agua en el cauce.
Relieve topográfico.
Deforestación en los taludes del cauce.
Probabilidad de erosión lateral de los taludes.
Material sedimentado en el lecho del cauce.
Presencia de recursos hidrológicos.
Valor estático del paisaje.
Red de transportes adyacentes.
Otras estructuras adyacentes.
La evaluación de impacto ambiental será establecida por la autoridad competente, el Ministerio de Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, MAVDT.
5.1.7 ENSAYOS DE CAMPO Los ensayos de campo serán realizados para obtener los parámetros de resistencia y deformación de los suelos o rocas de fundación, así como el perfil estratigráfico con sondeos que estarán realizadas en función de la longitud del puente, número de estribos, pilares y longitud de accesos. Los métodos de ensayo realizados en campo deben estar claramente referidos a prácticas establecidas y normas técnicas especializadas relacionadas con los ensayos respectivos. Pueden considerarse ensayos que se listan a continuación: a) Ensayos en suelos:
Ensayo de Penetración Estándar (SPT)
Ensayo de Cono Estático (CPT)
Ensayo de Valeta de Campo
Ensayo de Presurometría
Ensayo de Placa Estático
Ensayo de Permeabilidad
Ensayo de Refracción Sísmica
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b) Ensayo en Rocas:
Ensayo de compresión uniaxial en roca débil
Determinación de la resistencia al corte directo, en discontinuidades de roca
Ensayo de carga en placa flexible
Ensayo de carga en placa rígida
Ensayo con el método de fracturamiento hidráulico
5.1.8 ENSAYOS DE LABORATORIO Los métodos usados en los ensayos de laboratorio deben estar claramente referidos a normas técnicas especializadas relacionadas con los ensayos respectivos. Pueden considerarse los ensayos que se listan a continuación: a) Ensayos de Suelos:
Contenidos de humedad
Gravedad especifica
Distribución granulométrica
Determinación del límite líquido y límite plástico
Ensayo de corte directo
Ensayo de compresión no-confinada
Ensayo triaxial no consolidado – no drenado
Ensayo triaxial consolidado – no drenado
Ensayo de consolidación
Ensayo de permeabilidad
Ensayo Proctor modificado y CBR
b) Ensayo en Rocas:
Determinación del módulo elástico
Ensayo de compresión triaxial
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Ensayo de compresión no confinada
Ensayo de resistencia a la rotura
En la norma invias título E se encuentran todos los procedimientos con especificaciones claras para los diferentes tipos de ensayos anteriormente mencionados, los cuales deben ser realizado por un laboratorio certificado y con amplia experiencia en la realización de estudios de suelos y rocas.
5.1.9 DOCUMENTACIÓN Los estudios deberán ser documentados mediante un informe que contendrá, como mínimo lo siguiente:
Exploración geotécnica, indicación de sondajes y ensayos de campo y laboratorio realizados. Se indicarán las normas de referencia usadas para la ejecución de los ensayos. Los resultados de los sondajes deben ser presentados con descripciones precisas de los estratos de suelo y/o rocosa, clasificación y propiedades físicas de los suelos y/o roca, indicación del nivel freático y resultados de los ensayos de campo.
Descripción precisa de los estratos de suelos, clasificación y propiedades físicas de los suelos.
Indicación del nivel freático.
De los resultados de ensayos de campo y de laboratorio, como mínimo se deben establecer los siguientes parámetros, de acuerdo al tipo de suelo: peso volumétrico, resistencia al corte, compresibilidad, potencial de expansión o de colapso, potencial de licuación. En caso de rocas, se deberán establecer: dureza, compacidad, resistencia al interperismo, índice de calidad y resistencia a la compresión.
Tipos y profundidades de cimentación recomendadas.
Normas de referencia usadas en los ensayos.
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Canteras para materiales de construcción y características de los materiales de las canteras.
Zonas de deslizamientos y aluviones pasados.
https://www.invias.gov.co/index.php/documentos-tecnicos-izq/139-documento-tecnicos/1988-especificaciones-generalesde-construccion-de-carreteras-y-normas-de-ensayo-para-materiales-de-carreteras (MANUAL DE DISEÑO DE PUENTES DEL MINISTERIO DE TRANSPORTE Y COMUNICACIONES DE LIMA)
Esto que es lo que esta en amarillo
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5.2 ESPECIFICACIONES TECNICAS
El galibo mínimo especificado debe incluir 15 cm para posibles futuros recubrimientos. Si el propietario no contempla recubrimientos este requisito puede anularse. Se requiere mayor galibo para soportes de señales, puentes peatonales y cuerdas de cercha a desnivel debido a su menor resistencia al impacto. (C2.3.3.2) Norma colombiana de puentes (CCP14). Deben aplicarse las disposiciones de la sección 5 de la LRF Guide Specifications for the Design of Pedestrain Bridges de la AASHTO para puentes peatonales, es decir puentes cuya función principal es la de cargar peatones, ciclistas jinetes y su montura, y vehículos livianos de mantenimiento. En la tabla 2.5.2.6.3-1 se estipulan las profundidades mínimas tradicionales para superestructuras de profundidad constante. TABLA 1.XXXXX
FALTA COLOCAR LA FUENTE O DE DONDE EXTRAJO LA TABLA
La altura mínima de las barandas para peatones deberá ser de 1067 mm, medida a partir de la cara superior del andén.
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5.3 ANÁLISIS ESTRUCTURAL 5.3.1 CARGAS DE DISEÑO 5.3.1.1 CARGA VIVA DE PEATONES Los miembros principales: Valga la redundancia son los de mayor interés, ya que estos elementos de soporte, incluyendo vigas, cerchas, y arcos, deberán estar diseñados para una carga viva de peatones de 85 libras por pie cuadrado (Psf) o 415,00634653 kilogramos fuerza por metro cuadrado (Kgf/m²) del Área de pasarela del puente. La carga viva de los peatones se aplicará a diversas áreas de la pasarela a fin de producir la tensión máxima en el miembro que se está diseñand o. Si el área de la calzada del puente al cual se le va a aplicar la carga viva peatonal (Área de influencia de la cubierta) excede los 400 pies cuadrados (ft2) o 37.161217439 metros cuadrados (m2) la carga viva peatonal se puede reducir por la siguiente ecuación: W = 85 (0.25 + (15/ A1)) Donde “W” es la carga de diseño para peatones en libras por pi e cuadrado (Psf) y “Al” es el área de influencia de la cubierta en pies cuadrados (ft2), que es el área de
la cubierta sobre la cual la superficie de influencia es diferente de cero para efectos estructurales. Si desea convertir el área a introducir de metros cuadrados (m2) a pies cuadrado (ft2) se multiplica el dato por 10.7639104167097 ft2 que equivale a un m2. Si desea convertir el resultado de la carga de libras por pie cuadrado (Psf) a kilogramos fuerza por metro cuadrado (Kgf/m2) se multiplica el resultado de la operación por4.8824276062 Kgf/m2 que equivale a un Psf. Sin embargo, en ningún caso la carga viva de peatones debe ser menor de 65 libras por pie cuadrado (Psf) ó 317,3577944 kilogramos fuerza por metro cuadrado (Kgf/m2).
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Miembros Secundarios: Tableros de puentes y el apoyo a los sistemas de piso, incluyendo los largueros secundarios, vigas de pisos y sus conexiones a los principales miembros de apoyo, deberán estar diseñados para una carga viva de 85 libras por pie cuadrado (Psf) ó 415,00634653 kilogramos fuerza por metro cuadrado (Kgf/m²), sin reducción permitida.
5.3.1.2 VEHÍCULO DE CARGA Los Puentes para Peatones/Bicicletas deben ser diseñados para una sola carga ocasional del vehículo de mantenimiento, siempre y cuando el acceso de vehículos no esté físicamente impedido. Una configuración del vehículo específico ha sido determinada por la Agencia que los colocó en servicio y se puede utilizar para el cálculo del vehículo de diseño. Si la agencia de un vehículo no específica, las cargas que usó en su diseño de acuerdo a las normas AASHTO H-Camiones. Se colocará un vehículo para reproducir el efecto de la carga máxima que será utilizada:
Luz del Ancho de Cubierta de 6 pies (1,83 m) a 10 pies (3,05 m): 10.000 libras (4.535,93 Kg) (H-5 Camiones)
Luz del Ancho de Cubierta de más de 10 pies (3,05 m): 20.000 libras (9.071,85 Kg) (H-10 Camiones)
El Ancho de cubierta inferior a 6 pies (1,83 m) no tiene que ser diseñado para una carga de vehículo de mantenimiento.
La carga viva del vehículo de mantenimiento no se colocará en combinación con la carga viva de peatones. La asignación de un vehículo de impacto no es necesaria.
5.3.1.3 CARGA DE VIENTO Una carga de viento de la intensidad siguiente se aplicará horizontalmente, en ángulo recto con el eje longitudinal de la estructura. La carga del viento se aplica en
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el área vertical proyectada de todos los elementos de la superestructura, incluyendo miembros de la armadura expuestas en el entramado de sotavento.
Para armaduras y arcos: 75 libras por pie cuadrado (Psf) ó 366,18 (Kgf/m²)
Para vigas y viguetas: 50 libras por pie cuadrado (Psf) ó 244,12 (Kgf/m²)
Para puentes armadura abierta, donde el viento puede pasar fácilmente a través de los elementos. Los puentes se pueden diseñar para una carga horizontal mínima de 35 libras por pie cuadrado ó 170,88 (Kgf/m²) en el área vertical total proyectada del puente, como si fuese encerrado.
La fuerza de volcamiento del viento será aplicada de acuerdo con el artículo 3.15.3 de las especificaciones estándar para puentes de carretera.
5.3.1.4 COMBINACIONES DE CARGAS Las combinaciones de carga, es decir los porcentajes, la tensión admisible para el diseño de servicios de carga y los factores de carga para el diseño de factor de cargas como se especifica en la Tabla 3.22.1A de las especificaciones estándar para puentes de carretera, se utiliza con las siguientes modificaciones:
Carga Viva de Viento “WL” será igual a cero.
Fuerza Longitudinal “LF” será igual a cero.
5.3.1.5 DETALLES DE DISEÑO 5.3.7 DEFLEXIÓN Los miembros deben estar diseñados de manera que la deflexión debido a la carga viva de servicio peatonal no sobrepase L/500 de la longitud del tramo. La deflexión de los brazos en voladizo (cantiléver) debido a la carga viva de servicio para peatones debe limitarse a L/300 del brazo voladizo (cantiléver). La deflexión
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horizontal debido a la carga de viento lateral no excederá de L/500 de la longitud del tramo.
5.3.1.6 VIBRACIONES La frecuencia fundamental del puente peatonal sin carga viva debe ser superior a 3,0 hertzios (Hz) para evitar el primer armónico. Si la frecuencia fundamental no puede satisfacer esta limitación, o si el segundo armónico es una preocupación, se debe realizar una evaluación de desempeño dinámico. En lugar de dicha evaluación el puente puede ser proporcionado de manera que la frecuencia fundamental será mayor que f ≥ 2.86 ln (180/W) Donde “ln” es el logaritmo natural y “W” es el peso en
kilopondios (kips) de la estructura de apoyo, incluyendo la carga muerta y una asignación para la carga viva real de los peatones. Alternativamente, el mínimo peso que soporta la estructura (W) será mayor que W ≥ 180 e( -0.35f) Donde “f” es la
frecuencia fundamental en hertzios (Hz). 1 Kilopondio (kip) = 1 Kilogramo Fuerza (Kgf) = 2,2046226218 Libra fuerza (Lbf)
5.3.1.7 TENSIÓN ADMISIBLE A LA FATIGA Los rangos permisibles de fatiga de los elementos de acero se determinarán en el artículo 10.3 de las Especificaciones Estándar para puentes de carretera, salvo que la fatiga se encuentre en rangos de tensión permitidos y se pueda utilizar para las estructuras de trayectoria redundante de cargas, independientemente del grado real de redundancia del elemento. La necesidad de aplicar provisiones a la fatiga de las tensiones peatonales de la carga viva en los casos infrecuentes de cargas peatonales pesadas, pero se considerará para cargas de viento.
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5.3.1.8 ESPESOR MÍNIMO DEL ACERO Las disposiciones del artículo 10.8 de las especificaciones estándar para puentes de carretera se aplicará, salvo que el espesor mínimo de miembros tubulares cerrados estructurales será de 1/4 de pulgada.
5.3.1.9 SOLDADURA DE LAS CONEXIONES EN TUBULARES Las Soldaduras de conexiones tubulares deben ser diseñadas de acuerdo con el Código de Soldadura Estructural - Acero ANSI / AWS D1.1.
5.3.2 CONEXIONES EN LA MITAD DE LOS TRAMOS DE LA ARMADURA Los miembros verticales de la armadura, las vigas de piso y sus conexiones en la mitad de los tramos de la armadura serán proporcionados para resistir una fuerza lateral aplicada en la parte superior de la armadur a que no es inferior a 0,01/K de la fuerza media de diseño a compresión en medio de dos miembros adyacentes al cordón superior, donde “K” es el factor de diseño de la longitud efectiva ó útil de los
miembros individuales del cordón superior apoyados entre los miembros verticales de la armadura. En ningún caso el valor de 0,01/K será inferior a 0.003 al determinar la fuerza lateral mínima, independientemente del valor de “K” usado para determinar
la capacidad de compresión del cordón superior. Esta fuerza lateral se aplicará al mismo tiempo con las fuerzas primarias de estos miembros. Los postes de los extremos serán diseñados como un voladizo simple de llevar su carga axial aplicada en combinación con una carga lateral de 1,0 % de la carga axial, aplicada en el extremo superior. El cordón superior se considerará como una columna con soportes elásticos laterales en los puntos de la sección. La fuerza crítica de pandeo de la columna así determinada se basa en el uso de no menos de 2,0 veces la carga máxima del grupo de diseño en cualquier sección del cordón superior.
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6. GLOSARIO
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