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UNIVERSIDAD
ALAS PERUANAS
FACULTAD DE INGENIERA Y ARQUITECTURAESCUELA ACADMICO PROFESIONAL DE INGENIERA CIVIL
INTEGRANTES:
1. RODOLFO QUISPE TICONA2. EDSON3. CHAYA
CURSO:
PUENTES Y OBRAS DE
ARTE
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OBJETIVO Y FUNCIN DE UN PUENTE
Un puente debe proporcionar un servicio (que puede ser el trfico de unacarretera o va frrea, un paso peatonal, servicios pblicos, etc.) sobre unobstculo (que puede ser otra carretera o lnea frrea, un ro, un valle,etc.) y transferir las cargas del servicio a los cimientos a nivel del suelo.
Las consideraciones funcionales queejercen una mayor influencia en laeleccin conceptual son:
Los requisitos de espacio libre(tanto vertical comohorizontalmente) y la necesidadde evitar impactos.
El tipo y magnitud de la cargaque se va a soportar.
La topografa y geologa de la
obra
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Es necesario recordar quelos valores diseados debentener en cuenta las flechasque se producen debido acualquier carga que puedaocurrir en la estructura del
puente.
OBJETIVO Y FUNCIN DE UN PUENTE
Requisitos de espacio libreTodos los puentes deben disearse para garantizar, en la medida
de lo posible, que no reciban el impacto de los vehculos, buques o
trenes que puedan pasar por debajo. Este requisito se cumple
normalmente especificando unos espacios libres mnimos.
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Las autoridades ferroviarias establecen normas estrictas para elespacio libre vertical y lateral sobre los ferrocarriles, normas que
deben cumplirse.
Las autoridades de navegacin especifican espacios libres sobre losros, para tener en cuenta no slo la altura de los mstiles y laanchura de los barcos que pasan bajo el puente, sino tambin losrequisitos particulares de las pilas en la va fluvial (o en una planicie
de inundacin) para evitar una excesiva velocidad de caudal y lasocavacin de las orillas del ro.
OBJETIVO Y FUNCIN DE UN PUENTE
Al considerar el espacio libre
vertical, un proyectista debe
tener en cuenta los problemas de
su consecucin. La pendiente delacceso del puente de carretera
normalmente no debe
sobrepasar un 4%
aproximadamente y un puente
de ferrocarril mucho menos.
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Cargas
El tipo y la magnitud de la carga estn relacionados de forma significativa
con la forma de un puente. Por razones obvias, un puente de autova requiere un tablero sobre el quepueda circular el trfico y (a menos que el tramo sea tan corto que unasimple losa sea suficiente para extenderse entre los estribos) el tablero debeser lo bastante fuerte como para distribuir la carga a las vigas principales.
OBJETIVO Y FUNCIN DE UN PUENTE
Las cargas de las vas frreas son ms
deterministas, puesto que las cargas de los
trenes ms pesados se conocen
razonablemente bien. No obstante,
muchos reglamentos sobre cargas de vas
frreas requieren un clculo explcito del
efecto del impacto. Adems, las fuerzas que surgen del
frenado o la aceleracin de los vehculos,
los efectos centrfugos sobre los puentes
curvos, los efectos de la temperatura y el
viento deben tenerse en cuenta cuandosean relevantes.
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La Topografa y Geologa de la Obra
Algunas veces, este aspecto determina por s solo la formaestructural.
La topografa general de la obra determinar probablemente el
trazado de la carretera o va frrea.
Algunas veces la topografa por s sola indicar una solucin en
particular; el caso clsico es un can profundo y de lados rocosos, quees perfectamente apropiado para un puente en arco fijo
OBJETIVO Y FUNCIN DE UN PUENTE
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ESTUDIOS BSICOS DE INGENIERA
Conjunto de estudios para obtener los datos necesarios para la
elaboracin de los anteproyectos y proyectos del puente. Los estudiosque pueden ser necesarios dependiendo de la magnitud y complejidadde la obra son:
Estudios Topogrficos
Estudios Hidrolgicos e Hidrulicos
Estudios Geolgicos y Geotcnicos
Estudios de Riesgo Ssmico
Estudio de Impacto Ambiental
Estudios de Trfico
Estudios complementarios
Estudios de trazos de va
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PUENTES RETICULADOS
Una estructura reticular o reticulada denominadas tambin vigas decelosa. (Tambin conocida como estructura de barras) est formada porun conjunto de barras interconectadas y entrecruzadas unidas por mediode nudos articulados o rgidos formando tringulos.
Los Puentes reticulados son
aquellos que se componen de
elementos conectados
(generalmente rectos) que
soportan esfuerzos de traccin,
compresin o ambos para la
accin de cargas dinmicas.Para propsitos de anlisis,
pueden considerarse uniones
articuladas para trabajar con
fuerzas axiales.
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El ahorro de material en comparacin
con una viga armada es evidente. Enuna viga de celosa, las almas sonfundamentalmente "aire", por lo tanto,menos peso y menos presin del viento.
Una viga de celosa puede ensamblarse
a partir de pequeas piezas de fcilmanejo y transporte y las uniones en laobra pueden atornillarse. Las vigas decelosa pueden presentar una ventajaparticular en aquellas regiones donde elacceso a la obra es difcil o el suministro
de mano de obra calificada es limitado.Las piezas en buen estado de un puentede celosa pueden reutilizarse fcilmentedespus de un accidente o de los efectosde una guerra.
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Tipos principales de vigas de celosa
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P RTES DE UN
RETICUL DO
Lneas claras: Traccin
Lneas oscuras: Compresin
(en condiciones estticas)
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Las luces que cubren los reticulados van de pequeas a
medianas, pudiendo cubrir luces mayores a 150 m.
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Bajo ciertascombinaciones
especiales
(como
en el caso del
arco reticulado),
las luces pueden
ser mayores,
sobrepasando
los300 m.
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Procesos Constructivos
El montaje de laarmadura: con
maquinaria
especializada
con la cual se va
realizando la
construccin del
puente por
tramos.
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Prefabricado
por partes
Las piezas
prefabricadas
se
transportan al
lugar
y se conectan.
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Sistemas de Lanzamiento de Puentes
Reticulados
La topografa de la quebrada y el estado hidrolgico del ro determinafundamentalmente el sistema de montaje mas apropiado. Entre lossistemas de lanzamiento realizados en el Per se tiene los siguientes:
Usando nariz de lanzamiento
Por medio de apoyos intermedios
Por medio de cables
Lanzamiento y montaje utilizando falso puente colgante.
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Lanzamiento con Apoyos Intermedios
Consiste en hacer deslizar la estructura metlica completamente montada
en un lado del estribo, sobre unos rodillos y auxilindose con apoyos
intermedios ubicados en el cauce.
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Asimismo, debe
contarse con un rea
apropiada detrs del
estribo a fin de
efectuar el montajede la estructura y el
lanzamiento debe
efectuarse
preferentemente enpocas de estiaje.
Este sistema se usa cuando la topografa de la quebrada
permite construir en el cauce apoyos temporales.
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DIFERENTES TIPOS DE VIG S DE CELOS
Puentes de celosa para carreteras Generalmente, se elige la configuracin Warren, que se muestra en la figura
2. Cuando la longitud del espacio que se va a cruzar hace inevitable el uso deun puente de tramos mltiples, es ms barato y factible elevar el trazado dela carretera y construir otro tipo de puente que requiera un mayor cantobajo el tablero.
Por esta razn, los puentes de celosa para carreteras generalmente tienenslo un tramo (figura 3). Su aspecto se adapta muy bien desde el punto devista esttico para cruzar canales en paisajes llanos.
Los tramos estn, por lo general, entre 60 y 120 m, que es el rangoeconmico normal. El tramo ms largo era el del antiguo puente
Francia (figura 2f). Sin embargo, Fowler y Baker introdujeron una importanteinnovacin al adoptar secciones tubulares de acero como las principalespiezas comprimidas del puente Forth, que es muy conocido en todo elmundo por su grandiosidad. Los modernos puentes de celosa tambin
emplean perfiles tubulares para las piezas comprimidas. El arquitecto hngaro Virgil Nagy construy el muy esttico puente de vigas
de alma llena de celosa Ferenc Jozsef en Budapest sobre el Danubio en1892. El puente est sustentado por vigas de celosa tipo Pratt de cantovariable (figura 2e). El tramo central tiene una longitud de 175 m, con unaparte central isosttica de 47 m.
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En la mayora de los puentes, la viga Warren (con sus
modificaciones) es quizs el tipo usado con ms frecuencia debido a susencillez. Los actuales costes de mano de obra imponen un mnimo de
barras y uniones.
Puente de carretera de vigas de celosa
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Eleccin de configuracin de viga de celosa
para puentes de ferrocarril
La configuracin ms econmica de puente de celosa, especialmentepara puentes de ferrocarriles, es la viga de celosa colgante, en la quela carga no permanente se produce al nivel del cordn superior. Elcordn superior entonces ejerce la doble funcin de apoyo para la
carga no permanente (ya que las traviesas se asientan directamentesobre el cordn) y de pieza comprimida principal.
Para tramos ms cortos, las opciones son las configuraciones Warreny Pratt. En la viga Warren simple, las diagonales actanalternativamente a compresin y traccin, mientras que en la vigaPratt, todas las diagonales estn a traccin y los montantes adoptanla compresin.
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PRINCIPIOS GENER LES DEL DISEO
Intervalo de tramos
En tramos de 60 m a 120 m para carreteras y de 30 m a 150 m paraferrocarriles, los tramos simples pueden resultar rentables cuandoexisten condiciones favorables.
Los tramos grandes que utilizan vigas de celosa en voladizo hanalcanzado un tramo principal de 550 m. Las vigas de celosa tienen quecompetir con las vigas armadas en tramos ms cortos, con las vigas encajn en tramos medios y con los puentes atirantados en tramos mslargos.
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Relacin entre tramo y canto
El valor ptimo de esta relacin depende de la magnitud de la carga nopermanente que debe soportarse. Debera ser de alrededor de 10,siendo mayor para el trfico de carreteras que para el trfico de
ferrocarriles. Para una carga de dos rales la relacin puede descenderhasta aproximadamente 7,5. Siempre se debera hacer unacomprobacin del canto econmico de un puente determinado.
Geometra
Para tramos cortos y medios, generalmente se considerar rentable
utilizar cordones paralelos para no aumentar los costes de trabajo detaller y montaje. Sin embargo, para tramos continuos largos, a menudose requiere una mayor altura en las pilas,
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Calidad del acero
Se debe utilizar acero de calidad Fe 510 para las barras principales,usndose calidad Fe 430 o 360 nicamente para las barras quesoportan una carga insignificante, a menos que la viga de celosa
tenga que fabricarse en un pas donde no exista un suministrodisponible de mejor calidad. Para una viga de celosa diseadamediante el uso de acero de calidad Fe 510, la cantidad de acero decalidad Fe 430 o 360 usada sera normalmente de un 7% mayoraproximadamente. Para tramos muy largos, las calidades superioressern rentables, p. ej., el acero calmado y templado o el aceroprocesado termomecnicamente, con un lmite elstico de 500 - 600MPa, siempre que no predomine la fatiga.
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Elementos de los cordones comprimidos
Estas barras deben ser tan cortas como sea posible y se debe tener encuenta un arriostramiento adicional si es rentable.
Para vigas de celosa con tramos superiores a unos 100 m, los cordonesgeneralmente sern elementos cerrados en cajn, permitiendo asobtener un buen rendimiento del material desde los puntos de vistaeconmico y de conservacin.
Para tramos ms cortos, se pueden usar ocasionalmente perfileslaminados o perfiles laminados huecos.
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Elementos de cordn a traccin
Las barras traccionadas deben ser tan compactas como sea posible,pero los cantos tienen que ser lo bastante grandes como paraproporcionar un espacio adecuado a los tornillos en las posiciones delas cartelas. La anchura fuera del plano de la viga de celosa debe ser lamisma que la de los montantes y las diagonales, de forma que sepuedan suministrar cartelas de recubrimiento simple sin necesidad derelleno.
Elementos verticales y diagonales
Estas barras deben tener todas la misma anchura normal al plano de la
viga de celosa,para permitir que se adapten al ras de, o se acanalen dentro, delcordn superior (donde se utiliza la seccin en forma de omega) y quese adapten al ras del cordn inferior.
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Conservacin
Al igual que en cualquier diseo estructural, los problemas quepuede afrontar el equipo de mantenimiento deben valorarsecompletamente. Los problemas pueden ser numerosos, pero un
buen diseo evitar la mayora de las dificultades frecuentes.
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ARRIOSTRAMIENTO LATERAL
A menos que se proporcione un tablero ortotrpico o de hormign, elarriostramiento de los largueros, las jcenas de frenado y elarriostramiento lateral de los cordones son necesarios para transmitir
las cargas no permanentes longitudinales y las cargas del viento y/o losterremotos a las estructuras de apoyo y tambin para impedir elpandeo de los cordones comprimidos. Cuando se utiliza un tableromacizo, se debe tener en cuenta la interaccin entre el tablero y lasvigas de celosa.
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Uniones de vigas de celosa
En los nudos de una viga de celosa, donde las barras de alma estnconectadas a los cordones, existe un cambio de carga en el cordn querequiere un cambio en el rea de su seccin-transversal. El nudo es,por consiguiente, el punto en el que existe una unin en el cordn,adems de ser el punto de unin de las barras de alma.Las barras de alma estn conectadas a los cordones por medio dechapas de unin verticales. Generalmente, se atornillan a las almas
Uniones de los travesaos
Son bastante sencillas. Las 2 o 4 filas de tornillos en la placa delextremo de los travesaos se hacen de tal forma que se correspondancon las filas centrales equivalentes de tornillos de la cartela. Serequieren forros de chapas de relleno que tengan en cuenta ladiferencia de canto de las cartelas y los travesaos
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C RG S
Definicin y Clasificacin de Las Cargas
Las cargas se definen como todas las fuerzas que actan tanto sobrela superestructura como la infraestructura. Estas se subdividen en :
a) Permanentes
b) Variables
c) Excepcionales
a) Cargas Permanentes: Son aquellas que actan durante la vida tilde la estructura, sin mayor variacin.
a.1) Peso propio: Se consideran como cargas de peso propio lascargas de todos los elementos propios del conjunto estructural
portante. Ejemplos de pesos unitarios en la siguiente tabla.
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TABLA DE PESOS UNITARIOS POR MATERIAL
Materiales Kg/m3
Aluminio 2,800
Hierro 7,200
Asfalto 2,250
Madera fuerte 960Acero 7,850
Concreto Densidad Normal (f'c
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a.2) Peso muerto: Se considera como peso muerto a todas las cargas queactan en la estructura de manera permanente, pero no cumplen la funcin deelemento portante; por lo tanto, son las cargas de los elementos que ayudanen el cumplimiento de la funcin de la estructura en el servicio que presta.
Algunos ejemplos:
Peso del asfaltoPeso de las barandas
Peso de los postes
Peso de las veredas
Elementos Arquitectnicos
Peso del balasto
Peso de los durmientes
Peso de los rieles
a.3) Empuje de tierras: Para el caso de la infraestructura.
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b) Cargas Variables : Son aquel las que tienen variacinfrecuente y
significativa en relacin a su valor medio. Aqu se incluyen las sobrecargas
segn el uso, as como los efectos dinmicos, frenado, fuerza centrfuga yotros. Adems se incluyen en este grupo de cargas, las fuerzas aplicadas
durante la construccin, las fuerzas de empuje de agua, sub-presin, as
como sismo, viento y las ocasionadas por la variacin de temperatura.
c) Cargas Excepcionales.Son
aquellas acciones cuya probabilidad de ocurrencia es muy baja, pero en
determinadas condiciones deben ser consideradas por el proyectista, comopor ejemplo las debidas a colisiones, explosiones o incendios, o cargas
excepcionales.
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Ejemplos de cargas VariablesVariacin Trmica
Contraccin y creep del concreto
Empuje de la corriente (en caso de ros, o del mar)
Sub-presin (caso de estructuras sumergidas o semi-sumergidas)
Viento
Sismo
Impacto
Centrfuga (producidas por los vehculos en curva)Frenado (producida por los vehculos)
Sobrecargas de diseo
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Sobrecargas de diseo
En funcin del servicio que presta, la estructura debera pesar lo
menos posible y ser capaz de soportar ms carga adicional, estas
condiciones nos indican que tenemos un diseo adecuado, al contar
con una estructura liviana capaz de resistir grandes cargas de
La sobrecarga de diseo, para el caso de puentes en vas, est
regida por reglamentos establecidos bajo estudios realizados a lo
largo de muchos aos, en los cuales los elementos de hiptesis de
carga son camiones estndares y trenes de carga. En el caso de
puentes carreteros, se tienen cargas puntuales que varan en su
posicin longitudinal y/o transversal, segn sea el caso. En el Per,
recientemente contamos con un Manual de Diseo de Puentes,
basado fundamentalmente en el Reglamento Americano AASHTO y servicio.
su propuesta LRFD con la S/C HL-93.
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Criterios de Diseo
ASD ALLOWABLE STRESS DESIGN
LRFD LOAD AND RESISTANCE FACTOR DESIGN
En un estado simple ( ASD ) la seguridad en un diseo ingenieril
es asumido por la seccin transversal y los materiales que
suministran en exceso la demanda por la aplicacin de las
cargas.
Suministro = Demanda
dicho de otra de otra forma
Resistencia = Efectos de las cargas. (1)
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REG. AMERICANO - ESPECIF ICACIONES ESTANDAR
AASHTO: S/C HS-20 Y S/C HS-25
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Seccin Transversal
DIMENSIONES DE LLANTAS:
Posteriores Delanteras
- Ancho de Reparticin de Llanta (A) 0.50 m 0.25 m- Longitud de Reparticin de Llanta (B) 0.10 m 0.10 m
(A) El ancho de reparticin de llanta se considera en sentido transversal al
del sentido del trfico vehicular.
(B) La longitud de reparticin de llanta se considera en el sentido del
trfico vehicular.
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REGLAMENTO ASSHTO (STANDARD)Impacto
I = 50/(L + 125)
I = Fraccin del impacto (30% como mximo)
L = Longitud en pies de la porcin de la luz que est cargada
para
producir el mximo esfuerzo en un miembro.
La longitud deber ser considerada como sigue, en los
diferentes
casos:
Para piso de caminos carreteros, usar la longitud de la luz de
diseo.
Para miembros transversales, tales como vigas de piso, usar la
longitud de la luz centro a centro de los soportes.
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Para calcular los momentos de la carga de camin usar la
longitud de la luz, excepto para brazos en cantilever en
donde deber usarse la longitud desde el centro de
momentos al eje ms lejano del voladizo.Para corte, debido a cargas de camin, usar la longitud de
la porcin de luz cargada desde el punto en consideracin
hasta la reaccin ms alejada, excepto para brazos en
cantilever en donde deber usarse una fraccin delimpacto de 30%.
Para luces continuas, usar la longitud de la luz en
consideracin para momento positivo, y usar un promedio
de dos luces adyacentes cargadas para momento negativo.
Para alcantarillas con relleno de:
0 a 1- 0 inclusive, I = 30%
1-1a 2-0 inclusive, I = 20%
2- 1 a 2- 11 inclusive, I = 10 %
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Fuerza de Frenado
Igual al 5% de la carga viva en todas las lneas de trfico en
la misma direccin. El centro de gravedad de esta fuerza
longitudinal ser ubicado 1.83m. sobre el piso de la losa y
transmitida a la subestructura a travs de la superestructura.
Fuerza Centrfuga
Ser determinada como un porcentaje de la carga viva de
diseo sin impacto y en todas las lneas de trfico.
C = ( 6.68 S / R) = 0.79 S /RDonde:
S = velocidad de diseo en km/hora (millas/hora)
R = radio de la curva en metros (pies)
La fuerza centrfuga se aplica a 1.83m. Sobre la superficie derodadura
.
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Presin de Agua en movimiento
Para porciones de estructuras que estn sujetas a la fuerza del
agua, hielo y que deben ser diseadas para resistir estasfuerzas.
La presin de flujo de agua en pilares esta dado por:
P= 52.5 K V
Donde :
P = presin de agua (Kg/m)
V = velocidad del agua (m/seg)
K = constante de forma que tiene los siguientes valores:
1 3/8 para extremos de pilares cuadrados2/3 para extremos de pilares circulares
1/2 para extremos de pilares con ngulos
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COMBINACIONES DE CARGA (AASTHO STANDARD)
TABLA DE COEFICIENTE
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Consideraciones para diseo en
Cargas de Servicio
Los Esfuerzos Permisibles podrn incrementarse enporcentajes indicados en la columna 14 (ver tabla).
No se permite el incremento de Esfuerzos Unitarios para
miembros o conexiones cargados solamente con cargas de viento.
E= 1.00 Para todas las cargas verticales y laterales.
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E = 1.3 Para presin de tierra horizontal en muros y
0.5 para el chequeo de momentos positivos enprticos rgidos
E = 1.0 Para presin vertical de tierra.
Para Diseo en
Factores de Carga
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Para Diseo en
Factores de Carga
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Diseo de Cargas y Resistencia
Factoradas Load and Resistance Factor
Design (LRFD)
De la ecuacin (1) se tiene que cuando las condiciones de cargaalcanzan su lmite se presenta la falla.
Esto es una condicin referida como un estado lmite y se define
as:
Un estado lmite es una condicin en la que mas all de la cual
un componente estructural, tal como una fundacin u otro
elemento del puente deja de cumplir la funcin para la cual fue
diseado. El estado lmite de esfuerzos involucra el total o
parcial colapso de la estructura.
El LRFD fue introducido por el ACI en el cdigo de 1956, peroinicialmente no incluyo ningn factor en la resistencia y solo se
factoraron las cargas y el cdigo fue conocido como diseo de
cargas factoradas (LFD).
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COMBINACIONES DE CARGA AASTHO LRFD)
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nombre ASTORIA BRIDGE, COLUMBIA RIVER BRIDGE, ASTORIA-MEGLER BRIDGE fecha deconstruccin 1966 (SIGLO XX) personas involucradas en diseo y construccin WILLIAM A.BUGEE ubicacin RO COLUMBIA, ASTORIA, OREGON; MEGLER, WASHINGTON,EEUU tipologa PUENTE VIGA, PUENTE DE CELOSA estado EN USO
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nombre BIETSCHTALVIADUKTfecha de construccin 1913 (SIGLO XX) ubicacin RO BIETSCH, LTSCHBERG-SDRAMPEAL, RAROA, SUIZA tipologa PUENTEVIGA, PUENTE DE CELOSA, PUENTE PRTICO estado EN USO
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El Puente Hawthorne es un puente de
armadura de elevacin vertical que atraviesa
el ro Willamette en Portland, Oregn, y une
el bulevar Hawthorne y la calle Madison de
esa ciudad. Es el puente ms antiguo de
elevacin vertical en funcionamiento en los
Estados Unidos
https://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Willamettehttps://es.wikipedia.org/wiki/Portlandhttps://es.wikipedia.org/wiki/Oreg%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Oreg%C3%B3nhttps://es.wikipedia.org/wiki/Portlandhttps://es.wikipedia.org/wiki/R%C3%ADo_Willamette7/25/2019 PUENTES RETICULADOS
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Puente Commodo re Barry. Nueva Jersey,Estados Unidos.
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Puen te Stoney Creek. Beaver Valley,
Can ad.
Reticulado en arco
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For th B r idge - Escoc ia
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Puente Sidney - Aus t ral ia
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Puente De Dinosaur - Amsterdam
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Puente I-95, Phi ladelph ia, Pennsylvan ia
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Puent e Pacfic o Merid ional Del
Ferrocarr i l Tempe - Ar izona
(1912)
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Puente Reque
Chic layo
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Puente Huaytara
Ic a
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Shacsha - Huaraz
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Villa Rica
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