Estudio Actual y Avances en la Ingeniería de Puentes en el

Perú

ESTUDIO GENERAL DE PUENTES (1995-2010)

Tres Componentes§ * Inventario e Inspección de los Puentes de la Red

Vial Nacional.§ * Sistema Computarizado de Administración de

Puentes.§ * Reglamento Nacional de Puentes. 

ESTADO ACTUAL Y AVANCES DE LA INGENIERIA DE PUENTES EN EL PERU

INVENTARIO E INSPECCIÓN DE PUENTES DE LA RED VIAL NACIONAL - 1995/2010

COMPRENDE:

1086 Puentes 434 Pontones 89 Cruces

Clasificación• Puentes Definitvos:• Losa 96• Losa con vigas 407• Pórtico 35• Arco 46 • Reticulado 120• Colgante 19• Número Total 723

• Puentes Provisionales tipo Bailey:• Número Total 105

• Alcantarillas:• Número Total 117

• Puentes Artesanales:• Número Total 141

• Número Total de Puentes:

• 1086

Escala adoptada para evaluar la condición de los puentes

• 0 Excelente No hay problemas • 1 Bueno Deterioro Mínimo• 2 Regular Reparaciones Menores• 3 Preocupante Reparaciones Mayores• 4 Malo Necesita Reparse pero se

puede mantener abierto tráfico restringido.• 5 Pésimo Capacidad Portante y/o servicio

está afectada en forma de presentar peligro inmediato.No Tráfico.

Evaluación Cuantitativa

• PUENTE BALZAYACU

Cant. und. 5 4 3 2 1 0

101 53.1 m 2 53.10195 149.9 m 3 149.90201 78 m 3 3.9 74.10204 19.4 m 3 1 18.40240 46.9 m 3 4.7 42.20301 79.7 m 2 79.70401 50 m l 50.00402 40 m l 20 10 10.00501 8 und 8502 656 m 3 656.00511 268 m 2 268.00530 40 m l 40.00215 220.8 m l 220.80Zapata CS

NCondiciónELEM ENTO

Pavim entoVisibilidad

M árgenesLechoSeñalizaciónTerraplén

Elev. Cuerpo Estribo CSElev. Alas Estribo CSElev. Pilares CSCapa Asfalto

Descripción

Losa CARelleno

CONDICIÓN ESTADÍSTICA DE LOS PUENTES

• El factor de importanciaque se emplea corresponde entre 0 y 1. De esta manera todo elemento esencial, tendrá un factor de importancia igual a 1. Para un factor de importancia de 0.6, la máx. contribuc. Estará dada por el valor de 0.5x5=3

Ejem plo de cálculo de Cond. Estad. PuenteElem ento Cond. Estadística Factor de im port..Contribución elem en.

del elem ento del elem ento Al puente.101 1.680 1.000 1.680 3.87+(1.68+3.00+1.14+0)/201 3.870 1.000 3.870 ((5-1)X3.87)=4.25301 5.000 0.600 3.000401 4.750 0.400 1.140501 3.000 0.000 0.000

Cond. Estadís. Puente

CÁLCULO DEL ÍNDICE DE SUFICIENCIA: IS

• 100: situación deseablemente perfecta para el puente

• 35,60,85,100 : umbrales para distintos componentes del módulo

• Habilidad del puente para permanecer en servicio en su condición actual siguiendo los lineamientos del Sistema de Inventario Norteamericano(BRINSAP o FHWA)

• Elementos del atributo IS:• Condición y segurid. Estructu.,

peso 50%• Funcionalidad, peso 30%• Importanc. O esenciabilidad de

uso público, 20%

Rango IS Com ponente que le corresponde0 a m enos de 35 Reem plazo35 a m enos de 60 Rehabilitación60 a m enos de 85 M antenim iento m ayor85 a m enos de 100 M antenim iento m enor

INDICE DE CAPACIDAD DE CARGA• Capacidad de carga : Del análisis de

estructuras del puente para determinar capacidad de soporte, en función de la carga de inventario, o de la carga operativa.

• Carga de inventario : La que puede soportar el puente sin restricciones y por un tiempo indefinido.

• Carga operativa : Máx. carga absoluta que podría soportar el puente.

• Calificativo 0 a 5 , progresiva en términos de restricción y con valores que se obtienen al compara la capacidad de craga con los camiones de carga que se indican:Condic. Calculada HS30,HS25,C30 HS20 HS20 HS15 HS15 H15 OTROSdel Puente C25 1vía 2vías 1vía 2vías H20

0.0 0 1 2 4 3 4 0.51.0 0 1 2 4 3 4 1.52.0 1 2 2 4 3 4 2.53.0 2 3 3 4 3 4 3.54.0 3 3 4 5 4 4 4.54.5 3.5 3 4.5 5 4.5 4.5 55.0 4 3 5 5 5 5 5No 0.5 2 2 4.5 4.5 4 4

Calculada

Índice de Capacidad de Carga

 REGLAMENTACIÓN Y CONTROL DE CARGAS EN PUENTES:

Reglamento de Pesos y Dimensiones de Camiones en la Red Vial Nacional.

Sobrecargas de Diseño en Puentes. Señalización en los Puentes. Estaciones de Pesaje. Cargas Excepcionales en Puentes.

Reglamentación y Control de Cargas en Puentes Reglamento de Pesos y Dimensiones de Camiones en la Red Vial Nacional  Se limita el peso máximo de los vehículos autorizados a

transitar por la Red Vial Nacional a 48 ton. Se establecen pesos máximos por ejes y ruedas. Se establece longitudes máximas y límites a distancias

entre ejes de acuerdo a configuraciones establecidas.  

Sobrecargas de Diseño de Puentes en el Perú ·    Aunque el reglamento de diseño de puentes adoptado es la Reglamentación AASHTO, la sobrecarga de diseño ha ido variando en forma arbitraria con el fin de compensar las diferencias entre el peso total del camión o carga de diseño y los pesos de los camiones.·    Hasta la fecha no existe un entendimiento claro de lo que es la sobrecarga de diseño de los puentes y el peso de los camiones autorizados a transitar por la Red Vial Nacional, tanto por las autoridades competentes, los técnicos y los transportistas.·   Para el diseño del puente, interesa el momento flector máximo y la fuerza cortante máxima producido por la carga vehicular, no el peso máximo de vehículo.

Sobrecargas de Diseño de Puentes en el Perú · AASHTO H15 S12 WT = 27 ton americanas

· AASHTO HS20 ó H20S16 WT = 36 ton americanas

s/c Francesa C25 2 camiones WT = 50 ton métricas

s/c Francesa C30 2 camiones WT = 60 ton métricas

AASHTO HS25 WT = 45 ton americanas

 ·   Además se ha utilizado la s/c equivalente del Reglamento Francés que tiene un valor “q” kg por m2 que depende de la luz del puente q = 230+36000 en kg/m2

L+12

Sobrecargas de Diseño de Puentes en el Perú ·  Por ejemplo el Puente Bolognesi en Piura ha sido diseñado para esta sobrecarga.

Para L= 150mq = 452.22 kg/m2

Para el ancho de calzada de cada carril que es de 3.50 m, esto representa una carga uniformemente distribuida de Ws/c = 6.33 ton/m. para todo el puente.

Este valor es exagerado e innecesario.La nueva sobrecarga del AASHTO versión LRFD adoptada recientemente en el país, e la HL93 que consiste en la aplicación conjunta del camión HS20 (WT = 36 ton americanas) mas una carga distribuída de 0.96 ton/m/vía de tráfico.

CAMIÓN DE DISEÑO HS-20

CAMIÓN DE DISEÑO C-30

CAMIÓN DE DISEÑO HL-93

var 4.30 a 9.00 m

145 kN8P=

ANCHO DE VIA

3.00 m

35 kN

4.30 m

145 kN8P=

2P=

Bordillo

.60m General

.30m Losa

9.3 kN/m 9.3 kN/m

Semáforos

Balanza Selectiv

a

Plataforma de Pesaje y Balanza de Precisión

Dispositivos de control

Dispositivos de

señalizaciónDispositivos

de señalización

Zona de Parqueo y Transbordo de

cargaDispositiv

os de control

Sala de Control

Lazo inductivo

DISTRIBUCIÓN TÍPICA DE UNA ESTACIÓN DE PESAJE EN MOVIMIENTO (WIM)

Detecta la presencia de vehículos

Direcciona a los vehículos

Realiza un pesaje grueso (a máx. 50 km/hr) para seleccionar aquellos que sobrepasen el límite

Realiza el pesaje fino (a máx. 7 km/hr) para determinar los pesos por eje y totales

PESAJE ESTATICO Y PESAJE EN MOVIMIENTO (WIM)

LAZO INDUCTIVO

BALANZA WIM

SISTEMA DE VERIFIC. DEL MOVIM. DEL VEHÍCULO

RECIENTES TIPOLOGIAS ESTRUCTURALES EN PUENTES EN EL PAIS

Diseños Nacionales§ Porticos de concreto Postensado. Carretera Chalhuanca Abancay, Luces 50m. (1996).§ Arco Atirantado con Viga de Rigidez en Concreto Postensado, Carretera La Merced – Satipo L=60m. (1995-1997).§ Arco Atirantado con viga de Rigidez en Estructura Metálica, Carretera Juanjui – Tocache, L=60m (1999-2000)§ Puente Colgante tipo Cuadricable, Carrozable, San Francisco, Uchiza, L= 145m. (2002-2003).

Diseños Nacionales§ * Porticos de concreto Postensado. Carretera

Chalhuanca Abancay, Luces 50m. (1996).

Diseños Nacionales

§* Arco Atirantado con Viga de Rigidez en Concreto Postensado, Carretera La Merced – Satipo L=60m. (1995-1997).

Diseños Nacionales§ § Arco Atirantado con viga de Rigidez en Estructura Metálica, Carretera Juanjui – Tocache, L=60m ( 2000 )

Puente Cañuto

Arco Triarticulado

Arco Biarticulado

Arco Atirantado

Arco Atirantado con viga de Rigidez

Arco Atirantado con viga de Rigidez

Arco Triarticulado

Arco Biarticulado

Arco Atirantado

Línea de Influencia de H

Línea de Influencia de H

LC0MH

pW

FcIc

lH "

1583

.2

p"W

FIc

FcIc

1583

l.H

2

2

43

23"

lx

lxxpW

EMPUJES Y MOMENTOS FLECTORES EN DIFERENTES TIPOS DE ARCOS

Los valores numéricos de k1, k2, k3, k4, k5 y k6 corresponden a un arco de sección 0.90m de ancho y 0.60m de peralte

TABLA 1

EM PUJES Y M OM ENTOS FLECTORES EN DIFERENTES TIPOS DE ARCOS

Viga Recta

Arco Triarticulado

Arco Biarticulado

Arco Atirantado

Nota

2lw81M

0H

4plM

0H

pl163M

0H

0Mf8lwH2

02lM4fplH

0.5lp163

4lM

f8lpH

12

1

12

k18fwl

2lM

0.9991k

k8fwlH

3

1

3

k14pl

2lM

7805.0k

kf4

plH

5

5

52

0.5k1pl163

4lM

1.112k

k8fplH

22

2

22

k18lw

2lM

0.9975k

k8flwH

4

4

4

k14pl

2lM

0.7793k

k4fplH

4lx

0.5k1pl163

4lM

1.11k

k8fplH

6

6

6

15

2

1

k256285k

AcfIc

8151

1k

26

Z2

2

k256285k

AIc

AcIc

8f151

1k

24

13

k9675k

k9575k

Puente en arco de concreto pre-tensado

Sección transversal Puente en arco de concreto pre-tensado

Máximo momento negativo en arco

Máximo momento positivo en arco

Máxima fuerza axial en arco

Efectos de sobrecarga a 1/4 L

Diagrama de momentos flectores en arco

Diagrama de fuerzas axiales en arco

Diagrama de fuerzas axiales en viga

Diagrama de momentos flectores en viga

Efectos de pre-tensado en una péndola

Fuerzas producidas por el Pre-tensado

Diseños Nacionales § Puente Colgante tipo Cuadricable, Carrozable, San Francisco, Uchiza, L= 145m. (2002-2003).

Diseños Nacionales § Puente Colgante tipo Cuadricable, Carrozable, San Francisco, Uchiza, L= 145m. (2002-2003).

ESC : 1/12.5DETALLE SECCION INTERM EDIA

11

2

2

2

2

11

2

2

Diseños Extranjeros

• Puente Yanango de cables atirantado, L= 150m. (Wagner Wiro)

 

Diseños Extranjeros

* Puente Bolognesi (Piura) de Arco Atirantado Metálico , L=150m.

 

Puente en arco metálico con viga de rigidez

Sección transversal Puente en arco metálico con viga de rigidez

DETALLES DE LOS PUENTES EN ARCO METÁLICOS

DETALLE DE ARTICULACIÓN DE ARCO

DETALLE DE ARTICULACIÓN DE PÉNDOLAS

CONEXIÓN EMPERNADA

CONEXIÓN SOLDADA

MODELAMIENTO ESPACIAL DEL PUENTE EN ARCO ATIRANTADO METÁLICO CON VIGA DE RIGIDEZ

ZY X

UNDEFORM

ED SHAPE

SAP90

FILE : ssobre_a

Máximo momento positivo en viga

Máximo momento negativo en viga

Máxima fuerza axial en viga

Efectos de sobrecarga sobre las vigas longitudinales

NUEVOS CONCEPTOS ESTRUCTURALES EN PUENTES  Puentes con Estribos Integrales, Puentes de la

Carretera Abancay – Cuzco.Muros de Tierra Armada, Intercambio Vial de Guardia Chalaca, CALLAO.

 EXPERIENCIAS DE UN PUENTE PROBLEMÁTICO  Puente Yuracyacu, L=150m. (Moyobamba),

Problemas y Soluciones.