determinacion de la capacidad de carga del terreno de cimentacion

Cuando lo pida el ingeniero, la capacidad de carga del suelo en las excavaciones para cimentar se determinará mediante pruebas de carga.

Cuando no se tenga información más precisa para guiar el criterio, podrá utilizarse la siguiente tabulación de capacidades de carga en suelos, correspondientes a los grandes grupos básicos de materiales:

 


Sobre métodos para estimar la capacidad de carga del terreno de cimentación, y para el cálculo de asentamientos de pilas y estribos, consultase “Soll Mechanics in Engineering Practice” por Terzaghi y Peck, Edición 1948, publicado por John Wiley & Son, New York, N.Y.

 Las pruebas de carga tienen un validez limitada por la profundidad y pueden no proporcionar datos sobre la consolidación a largo plazo.

 La consolidación del suelo de cimentación puede producir asentamientos en el terraplén, que provoquen presiones sobre los estribos o una sobrecarga en los pilotes que atraviesan material de relleno sobre el que se apoyan dichos estribos.

 Cuando el gradiente hidráulico se incrementa, como acontece en las excavaciones hechas abajo del nivel freático, el terreno de cimentación puede aflojarse por el flujo ascendente del agua, por lo que conviene evitar esas condiciones.

 Deben evitarse las fallas por deslaves interiores dejando una base adecuada sobre el material fino para drenar el zampeado, así como colocando una capa de material propiamente graduado atrás de los estribos

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fuerza por presion del viento en puentes

Las siguientes fuerzas debidas a la presión del viento, por metro cuadrado de área expuesta, deberán aplicarse a todas las estructuras ( véase el inciso 1.2.22 para el por ciento de esfuerzo unitario básico que debe usarse en las diversas combinaciones de cargas y de fuerzas). El área expuesta considerada será la suma de las proyecciones verticales de las áreas de todos los miembros, incluyendo el sistema de piso y el parapeto a 90º con respecto del eje longitudinal de la estructura. Las fuerzas y las cargas dadas aquí corresponden a una velocidad del viento de 160,9 km/h. Para el Grupo II, pero no para el Grupo III, la condición de cargas se puede reducir o incrementar en la relación del cuadrado de la velocidad del viento para proyecto, (al cuadrado de 160,9) siempre que pueda obtenerse el valor probable de la velocidad del viento con una exactitud razonable; o cuando las características permanentes del terreno permitan hacer los cambios recomendables con seguridad. Si se cambia la velocidad del viento de proyecto, el valor que se tome deberá indicarse claramente en los planos.

 Proyecto de la superestructura
 En el proyecto de una superestructura, se supondrá una carga debido al viento, uniformemente distribuida y aplicada horizontalmente a las de mampostería equivalente a la fuerza mayor que se obtenga bajo una de la condiciones siguientes:

a) 100% de la reacción negativa calculada, producida por cualquier carga o combinación de cargas donde la carga viva más el impacto se incrementen en 100%.

b) 150% de la reacción negativa calculada a nivel de carga de trabajo.

Los pernos de anclaje sujetos a tensión a los esfuerzos de otros elementos de la estructura bajo las condiciones anteriores, deberán proyectarse al 150% de los esfuerzos básicos permisibles.

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fuerzas por carril de un puente

El espaciamiento de las ruedas, la distribución de los pesos y las dimensiones del gálibopara los camiones tipo H y HS (M o MS). muestra las cargas uniformes equivalentes por carril correspondientes a dichos camiones.

 Cada carga `por carril consistirá de una carga uniforme por metro lineal de carril de tránsito, combinada con una sola carga concentrada (o dos cargas concentradas tratándose de claros continuos), como se indica en el inciso 1.2.8 ©, colocadas sobre el claro, de manera tal que produzcan el máximo esfuerzo. La carga concentrada y la carga uniforme se considerarán uniformemente distribuidas en un ancho de 3,05 m, sobre una línea normal al eje central del carril.

 Para el cálculo de momentos flexionan tez y esfuerzos cortantes, se emplearán diferentes cargas concentradas. Cuando se trate fundamentalmente de esfuerzos de flexión, se usarán las cargas concentradas más ligeras, en tanto que, cuando se trate fundamentalmente de esfuerzos cortantes, se emplearán especificado en el Grupo A (“).

(2) Zapatas y presiones en las cimentaciones.
(3) Estructuras de madera.
(4) Cargas para banquetas.
(5) Alcantarillas y estructuras que tengan un colchón de tierra de 0,91 m de espesor o mayor.
( C ) Fórmula para impacto



La cantidad permisible en que se incrementan los esfuerzos se expresa como una fracción de los esfuerzos por carga viva, y se determinará con la fórmula siguiente:

 
                        

                           15.24
                       I = -----------
                             L +38


Donde:

I = Impacto en por ciento ( máximo: 30%).
L = Longitud, en metros de parte del claro que debe cargarse para producir el máximo esfuerzo en el miembro.

Para uniformar su aplicación, la longitud cargada, “L”, se considerará específicamente como sigue:
Para pisos de la calzada, empléese la longitud de proyecto de aro.
Para miembros transversales, tales como piezas de puente, úsese longitud del claro del miembro, entre centros de apoyo.
Para calcular los momentos debido a cargas de camión, úsese la longitud del claro. Para tramos en voladizo, se usará la longitud desde el centro de momentos hasta el eje más alejado del camión.

 Para esfuerzo cortante debido a cargas de camión, úsese la longitud de la parte cargada del claro, desde el punto en consideración hasta la reacción más alejada. Para tramos en voladizos, considérese el 30%.

En claros continuos, empléese la longitud del claro considerado para momento positivo y para momento negativo, el promedio de los dos claros adyacentes cargados.
Para alcantarillas con colchón de 0 a 31cm.I = 30%
Para alcantarillas con colchón de 33 a 61cm.I = 20%
Para alcantarillas con colchón de 64 a 89cm.I = 10%

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carriles de transito en los puentes

Se supondrá que la carga por carril o la del camión tipo, ocupa un ancho de 3.05m.

Estas cargas se colocarán sobre los carriles de tránsito para proyecto de 3.66m de ancho, espaciados en todo el ancho de la calzada del puente, en el número de posiciones requeridas para producir el máximo esfuerzo en el elemento considerado. El ancho de la calzada será la distancia entre guarniciones. No se utilizarán partes fraccionarias de carriles para proyecto. En calzadas con anchos entre 6.10m y 7,32m se utilizarán dos carriles para proyecto cada uno con un ancho igual a la mitad del ancho de la calzada.

Las cargas por carril o de los camiones tipos que tengan 3,05 m de ancho se considerarán que pueden ocupar cualquier posición dentro del carril individual de tránsito para proyecto, para producir el
máximo esfuerzo.

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introduccion y tipos de cargas en puentesde caminos

Las cargas vivas que se consideren sobre la calzada de los puentes o en las estructuras que circunstancialmente se presenten en los caminos, serán las establecidas para camiones tipo o carga uniforme por carril, equivalentemente a un convoy de camiones. Se especifican, al respecto, dos tipos de cargas, las tipo H (M) y las HS (MS), siendo las HS (MS) más pesadas que las H (M).

Cargas tipo H (M)
Las cargas tipo H (M) Consisten en un camión de dos ejes, o la carga uniforme equivalente correspondiente sobre un carril. Estas cargas se designan con la letra H (M), seguida de un número que indica el peso bruto, (en toneladas inglesas de 2.000lb), del camión-tipo.

                                                       

                                                         Cargas tipo HS (MS)

Las cargas tipo HS (MS) Consisten en un camión tractor con semi-remolque o la carga uniforme equivalente correspondiente, sobre un carril. Estas cargas se designan con las letras HS (MS), seguidas de un número que indica el peso bruto, (en toneladas Inglesas de 2.000Lb), del camión tractor. La separación entre los ejes se ha considerado variable, con el objeto de tener una aproximación mayor con los tipos de tractores con semi-remolques que se usan actualmente. El espaciamiento variable hace que la carga actúe mas satisfactoriamente en los claros continuos, ya que así las cargas pesadas de los ejes se pueden colocar en los claros adyacentes, a fin de producir los máximos momentos negativos.

 Clases de cargas
Las cargas para puentes de caminos son de cinco clases: H 20, H 15, H 10, HS 20 y HS 15 . Las cargas H 15 y H10 constituyen, respectivamente el 75% y el 50% de la carga H 20. La carga HS 15 constituye el 75% de la carga HS 20. Si se desean usar las cargas con pesos diferentes de los anotados, se podrán obtener cambiando proporcionalmente los pesos indicados para el camión tipo y las cargas correspondientes por carril.

 Designación de las cargas

 A partir de la edición de 1944 de estas Especificaciones, se estableció la costumbre de adicionar el año en que se efectuó la última modificación al tipo de carga en cuestión en la forma siguiente:

 Carga H 10, edición 1944 se designará................H 10 - 44
Carga H 15, edición 1944 se designará................H 15 - 44
Carga H 20, edición 1944 se designará................H 20 - 44
Carga H 15-S 12, edición 1944 se designará.......HS 15 - 44
Carga H 20-S16, edición 1944 se designará........H S 20 - 44

La cifra indicará por lo tanto, la vigencia de las especificaciones, la que habrá de modificarse cuando se realicen nuevas revisiones. Este sistema se aplicará, asimismo, en las referencias futuras a cargas previamente adoptadas por la AASHTO.

 Carga mínima

 Para caminos principales o para aquellos que se espera tengan tránsito de camiones pesados, se considerará que la carga mínima será la correspondiente al tipo HS 15 (MS 13.5), ya mencionado.

 Cargas en puentes de carreteras interestatales.
 Los puentes para carreteras interestatales serán proyectados para cargas HS 20-44 (MS 18), o una carga militar alternativa consistente en dos ejes separados 1.22m, con un peso por eje de 108 KN, la que produzca los mayores esfuerzos.

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introduccion y determinacion del area hidraulica del puente

La determinación de área hidráulica del puente es un elemento esencial para lograr un proyecto económico y confiable. Para ello, es necesario realizar estudios hidráulicos en el sitio propuesto, los que deberán formar parte del anteproyecto del puente. Estos estudios deberán contener, de ser aplicables, los elementos siguientes:
La determinación de área hidráulica del puente es un elemento esencial para lograr un proyecto económico y confiable. Para ello, es necesario realizar estudios hidráulicos en el sitio propuesto, los que deberán formar parte del anteproyecto del puente. Estos estudios deberán contener, de ser aplicables, los elementos siguientes:

Información sobre el sitio:
1. Mapas, secciones transversales de la corriente y fotografías aéreas.
2. Información completa sobre los puentes ya existentes, incluyendo fechas de construcción y su comportamiento durante las avenidas registradas.
3. Niveles de aguas máximas extraordinarias (NAME) así como las fechas en que ocurrieron.
4. Datos sobre hielos, materiales flotantes y estabilidad del cauce.
5. Factores que afectan el nivel de las aguas .

Estudios hidrológicos
 1. Recopilación de datos sobre avenidas, que permitan estimar el gasto máximo en el cruce, incluyendo tanto las avenidas máximas registradas como las conocidas históricamente.
2. Determinación de la curva avenida-frecuencia correspondiente al sitio.
3. Determinación de la distribución del gasto y de las velocidades en el cruce, para considerar el gasto de las avenidas en el proyecto de la estructura.
 4. Curva tirante-gasto en el cruce.

Estudios hidráulicos

1. Estimación de remansos y cálculo de velocidades medias en el sitio, para diferentes longitudes tentativas del puente y evaluación de gastos.

2. Estimación de la profundidad de socavación en las pilas y estribos de las estructuras propuestas.

Usualmente, el área hidráulica de un puente se determina para una avenida de proyecto cuya magnitud y frecuencia se relaciona con el tipo e

importancia de la carretera de la que forma parte el puente. En la elección de dicha área deberán considerarse los remansos aguas arriba, el paso de hielos y de materiales flotantes, así como la posible socavación en la cimentación del puente. Cuando es factible que ocurran avenidas que excedan a la de proyecto, o cuando las máximas avenidas puedan causar grandes daños a las propiedades vecinas, o bien originar la pérdida de una estructura costosa, se justifica considerar un área hidráulica mayor que la necesaria. En este caso, deberán tomarse en cuenta las deposiciones de las autoridades locales, estatales y federales sobre la materia.

Cuando sea necesario reducir al mínimo los efectos desfavorables de gastos adversos, deberán construirse estructuras de desfogue, espolones, desviadores de materiales flotantes y obras de encauzamiento. Cuando exista la probabilidad de que ocurran socavaciones, las pilas y estribos del puente deberán protegerse contra los daños consiguientes mediante un proyecto adecuando. Asimismo, los taludes de los terraplenes adyacentes a la estructura sujetos a erosión, deben protegerse convenientemente por medio de zampeados, revestimientos flexibles, diques reguladores, espolones y otras obras adecuadas. También deberá evitarse la existencia de maleza y de árboles en los taludes de los terraplenes de acceso inmediatos a la estructura para evitar grandes velocidades y posibles socavaciones. No deben permitirse bancos de préstamos en sitios donde éstos puedan incrementar las velocidades y originar socavaciones en el puente.

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consideraciones sobre la seleccion de la ubicacion del puente

Al efectuar el trazo preliminar de una ruta, deberá seleccionarse cuidadosamente el sitio de cruce de las corrientes fluviales, con objeto de reducir al mínimo los costos de construcción, conservación y reposición de los puentes.

Asimismo, deberá estudiarse el curso de los meandros, y en caso necesario,

rectificar el de la corriente mediante obras de encauzamiento u otras medidas que pudieran reducir los problemas de erosión y posible pérdida de las estructuras. Las cimentaciones de los puentes que se construyan transversalmente a un cauce modificado, deberán proyectarse tomando en cuenta posible ensanchamientos o una mayor profundidad de dicho cauce. 

 Cuando existan grandes zonas inundadles, deberá considerarse la necesidad de construir terraplenes de acceso con escasa altura para facilitar el paso de avenidas extraordinarias sobre la rasante del camino y evitar así la pérdida de las estructuras. Si resulta necesaria la construcción de estructuras de desfogue, para facilitar el escurrimiento natural e las aguas y reducir remansos, habrá que seleccionar cuidadosamente tanto su ubicación como las dimensiones de las mismas, a fin de evitar socavaciones perjudiciales y cambios en el cauce principal del río.

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