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Muchos tipos de cargas se consideran en el diseño de estructuras de puentes. Estas cargas y sus combinaciones determinan la seguridad de la construcción de puentes en servicio bajo todas las condiciones. Las cargas de diseño deben considerarse adecuadamente para diseñar completamente un puente. A continuación se describen varias cargas de diseño que actúan sobre un puente.
Tabla de contenido
- Tipos de cargas en el diseño de estructuras de puentes.
- 1. peso muerto
- 2. Carga viva
- 3. Carga de impacto
- 4. Carga de viento
- 5. Fuerza longitudinal
- 6. Fuerza centrífuga
- 7. Efecto de flotabilidad
- 8. Energía del flujo de agua
- 9. Estrés térmico
- 10. Carga sísmica
- 11. Deformación y efecto horizontal
- 12. Estrés de erección
Tipos de cargas en el diseño de estructuras de puentes.
Varias cargas de diseño a considerar en el diseño de puentes son:
- Peso muerto
- carga viva
- carga de choque
- carga de viento
- fuerza longitudinal
- Fuerza centrífuga
- efecto de flotabilidad
- efecto de flujo de agua
- efecto térmico
- deformación y efecto horizontal
- estrés de la erección
- carga sísmica
1. peso muerto
El peso propio no es más que el peso propio del elemento del puente. Los diversos elementos de un puente son losas de cubierta, cubiertas, barandas, parapetos, refuerzos y otras utilidades. Carga de diseño calculada primero en el diseño del puente.
2. Carga viva
La carga viva de un puente es la carga en movimiento sobre toda la longitud del puente. Las cargas en movimiento pueden ser vehículos, peatones, etc., pero elegir un solo vehículo o un grupo de vehículos para diseñar un puente seguro es difícil. Como tal, el IRC recomendó varios vehículos ficticios como cargas vivas que producen resultados seguros para cualquier tipo de vehículo que viaje por el puente. Las cargas útiles de los vehículos se clasifican en tres tipos,
- Equipado con IRC clase AA
- Equipado con IRC clase A
- Equipado con IRC clase B
Carga IRC clase AA
Este tipo de carga se considera en el diseño de nuevos puentes, especialmente puentes de carga pesada como carreteras, puentes de áreas urbanas e industriales.En general, se consideran dos tipos de vehículos para las cargas Clase AA, que son
- tipo de seguimiento
- tipo con ruedas
Equipado con IRC clase A
Este tipo de carga se utiliza en todos los diseños de puentes permanentes. Se considera como la carga viva estándar de los puentes. Si diseña un puente con carga de tipo clase AA, también debe verificar la carga de clase A.
Carretera IRC Clase B
Este tipo de carga se utiliza en el diseño de puentes temporales como los puentes de madera. considerado una carga ligera. Tanto IRC Clase A como Clase B se muestran a continuación.
3. Carga de impacto
Las cargas de impacto en los puentes se deben a cargas repentinas que ocurren cuando los vehículos se mueven sobre el puente. Cuando las ruedas están en movimiento, la carga útil cambia cíclicamente de una rueda a otra, creando cargas de choque en el puente. Los factores de impacto se utilizan para tener en cuenta las cargas de impacto en los puentes. El factor de impacto es un factor de escala que depende de muchos factores, como el peso del vehículo, la luz del puente y la velocidad del vehículo. El factor de trabajo para varias cargas de IRC se muestra a continuación.
IRC clase AA instalado, para 70R instalado
durar | tipo de vehiculo | factor de impacto |
menos de 9 metros | vehículo rastreado | 25% hasta 5m, disminuyendo linealmente al 10% de 5m a 9m. |
vehículo de ruedas | 25% hasta 9m | |
más de 9 metros | Vehículo sobre orugas (puente RCC) | 10% hasta 40m |
Vehículo de ruedas (puente RCC) | 25% hasta 12m | |
Vehículo oruga (puente de hierro) | 10% para todas las secciones | |
Vehículo de ruedas (puente de hierro) | 25% hasta 23m |
Si la longitud supera cualquiera de los límites anteriores, el factor de impacto debe considerarse a partir del gráfico proporcionado por IRC que se muestra a continuación.
Para carga IRC clase A y clase B
Factor de impacto Ipedo = A/(B+L)
donde L = vano en metros A y B son constantes
tipo de puente | a | B. |
RCC | 4.5 | 6.0 |
acero | 9.0 | 13.50 |
Además de la superestructura, también se considera el factor de influencia del tren de aterrizaje.
- Para bloques de cama, usopedo = 0,5
- I para subestructuras de hasta 3 metros de profundidadpedo = 0,5 a 0
- I para subestructuras de más de 3 m de profundidadpedo = 0
4. Carga de viento
Las cargas de viento también son un factor importante en el diseño de puentes. Las cargas de viento son insignificantes para puentes de luz corta. Sin embargo, para puentes de luces medianas, las cargas de viento deben ser consideradas en el diseño de la subestructura. Para puentes de grandes luces, la superestructura se diseña teniendo en cuenta las cargas de viento.
5. Fuerza longitudinal
Las fuerzas longitudinales son generadas por el frenado o aceleración del vehículo en el puente. Una parada repentina o una aceleración de un vehículo crea fuerzas longitudinales en la estructura del puente, especialmente en la subestructura. Por lo tanto, el IRC recomienda que el 20 % de la carga viva se tome como la fuerza longitudinal del puente.
6. Fuerza centrífuga
Cuando un puente se construye sobre una curva horizontal, el movimiento de vehículos a lo largo de la curva crea una fuerza centrífuga en la superestructura. Por lo tanto, en este caso, también tenemos que diseñar para la fuerza centrífuga. La fuerza centrífuga es C (kN/m) = (WV2)/(12.7R)
dónde
W = carga útil (kN) V = velocidad de diseño (kmph) R = radio de curva (m)
7. Efecto de flotabilidad
Se consideró el efecto de flotabilidad para la subestructura de un gran puente sumergido en las profundidades del mar. La profundidad de inmersión es menor que eso y puede ignorarse.
8. Energía del flujo de agua
Cuando se construye un puente sobre un río, parte del tren de aterrizaje quedará sumergido. Las corrientes de agua inducen fuerzas horizontales en las partes sumergidas. La fuerza producida por el flujo de agua es máxima en la parte superior del nivel del agua y cero en el nivel inferior del agua o nivel del suelo. La presión debida al flujo de agua es P = KW [V2/2g]
donde P = presión (kN/m2) K = constante (dependiendo de la geometría del embarcadero) W = peso unitario del agua V = velocidad del agua (m/s) G = aceleración debida a la gravedad (m/s)2)
9. Estrés térmico
El estrés térmico es causado por la temperatura. Las temperaturas muy altas o muy bajas provocan tensiones en los elementos de los puentes, especialmente en los cojinetes y las uniones del tablero. Dado que estos esfuerzos son de naturaleza de tracción, el concreto no puede resistirlos y se forman grietas. Se deben colocar barras de refuerzo adicionales perpendiculares a las barras principales para resistir esto. Equipado con junta de dilatación.
10. Carga sísmica
Las cargas sísmicas deben tenerse en cuenta al construir puentes en zonas sísmicas o zonas sísmicas. Inducen fuerzas tanto verticales como horizontales durante los terremotos. La cantidad de fuerza aplicada depende principalmente del propio peso de la estructura. Cuanto más pesada es la estructura, mayor es la fuerza aplicada.
11. Deformación y efecto horizontal
Los esfuerzos de deformación son causados por cambios en las propiedades internas o externas del material. Los cambios pueden ser fluencia, retracción del hormigón, etc. De igual forma, las fuerzas horizontales son generadas por cambios de temperatura, frenado de vehículos, terremotos, etc. Por lo tanto, estas también se consideran cargas de diseño en el diseño de puentes.
12. Estrés de erección
Durante la construcción de un puente, las tensiones de montaje son generadas por la maquinaria de construcción. Estos pueden resistirse proporcionando el apoyo adecuado a los miembros.