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SECCIÓN 2 TABLA DE CONTENIDO CARACTERÍSTICAS GENERALES DE DISEÑO Y UBICACIÓN 2.1 – ALCANCE .............................................................................................................................................. 2-1 2.2 – DEFINICIONES ..................................................................................................................................... 2-1 2.3 – CARACTERÍSTICAS DE LOCALIZACIÓN ............................................................................................ 2-3 2.3.1 – Ubicación de la ruta ......................................................................................................................... 2-3 2.3.1.1 – General ................................................................................................................................... 2-3 2.3.1.2 – Cruces de vías acuáticas y llanuras de inundación .................................................................. 2-3 2.3.2 – Disposición del Sitio del Puente ...................................................................................................... 2-4 2.3.2.1 – General .................................................................................................................................... 2-4 2.3.2.2 – Seguridad del tráfico ................................................................................................................. 2-4 2.3.2.2.1 – Protección de las estructuras ............................................................................................. 2-4 2.3.2.2.2 – Protección de los usuarios ................................................................................................. 2-5 2.3.2.2.3 – Normas geométricas .......................................................................................................... 2-5 2.3.2.2.4 – Superficies de la carretera ................................................................................................. 2-5 2.3.2.2.5 – Colisiones de embarcaciones ............................................................................................ 2-5 2.3.3 – Gálibos ............................................................................................................................................ 2-5 2.3.3.1 – De navegación ......................................................................................................................... 2-5 2.3.3.2 – Gálibo Vertical sobre carreteras ............................................................................................... 2-6 2.3.3.3 – Gálibo horizontal en carreteras ................................................................................................ 2-6 2.3.3.4 – Cruce elevado sobre ferrocarril ................................................................................................ 2-6 2.3.4 – Entorno ........................................................................................................................................... 2-6 2.4 – INVESTIGACION DE LAS CIMENTACIONES ...................................................................................... 2-7 2.4.1 – General ........................................................................................................................................... 2-7 2.4.2 – Estudios topográficos ...................................................................................................................... 2-7 2.5 – OBJETIVOS DE DISEÑO ....................................................................................................................... 2-7 2.5.1 – Seguridad ........................................................................................................................................ 2-7 2.5.2 – Utilidad ............................................................................................................................................ 2-7 2.5.2.1 – Durabilidad. .............................................................................................................................. 2-7 2.5.2.1.1 – Materiales .......................................................................................................................... 2-7 2.5.2.1.2 – Medidas de autoprotección ................................................................................................ 2-8 2.5.2.2 – Inspeccionabilidad. ................................................................................................................... 2-8 2.5.2.3 – Mantenibilidad. ......................................................................................................................... 2-9 2.5.2.4 – Conducibilidad .......................................................................................................................... 2-9 2.5.2.5 – Servicios Públicos ..................................................................................................................... 2-9 2.5.2.6 – Deformaciones ......................................................................................................................... 2-9 2.5.2.6.1 – General ............................................................................................................................. 2-9 2.5.2.6.2 – Criterios para Deflexión ................................................................................................... 2-10 2.5.2.6.3 – Criterios Opcionales para relaciones de Luz a Profundidad ........................................... 2-12 2.5.2.7 – Consideración de Futuras Ampliaciones ................................................................................ 2-13 2.5.2.7.1 – Vigas Exteriores en Puentes de Vigas Múltiples ............................................................. 2-13 2.5.2.7.2 – Subestructura .................................................................................................................. 2-14 2.5.3 – Constructibilidad ............................................................................................................................ 2-14 2.5.4 – Economía ....................................................................................................................................... 2-14 2.5.4.1 – General ................................................................................................................................... 2-14 2.5.4.2 – Planos Alternativos ................................................................................................................. 2-15 2.5.5 – Estética del Puente ........................................................................................................................ 2-15 2.6 – HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA ............................................................................................................ 2-16 2.6.1 – General .......................................................................................................................................... 2-16 2.6.2 – Datos del Sitio ................................................................................................................................ 2-17 2.6.3 – Análisis hidrológico ........................................................................................................................ 2-18 2.6.4 – Análisis hidráulico .......................................................................................................................... 2-18 2.6.4.1 – General ...................................................................................................................................2-18 2.6.4.2 – Estabilidad de la corriente ...................................................................................................... 2-18 2.6.4.3 – Vía acuática del puente .......................................................................................................... 2-19 2.6.4.4 – Cimentaciones del puente ...................................................................................................... 2-19 2.6.4.4.1 – General ........................................................................................................................... 2-19 2.6.4.4.2 – Socavación del puente ..................................................................................................... 2-20 2.6.4.5 – Calzadas de acceso al puente ............................................................................................... 2-21 2.6.5 – Localización de alcantarillas, longitud, y área de la sección hidráulica .......................................... 2-22 2.6.6 – Drenaje de la Calzada .................................................................................................................... 2-22 2.6.6.1 – General ................................................................................................................................... 2-22 2.6.6.2 – Tormenta de Diseño ................................................................................................................ 2-23 2.6.6.3 – Tipo, Tamaño, y número de desagües .................................................................................... 2-23 2.6.6.4 – Descarga de los Desagües del Tablero .................................................................................. 2-23 2.6.6.5 – Drenaje de Estructuras ........................................................................................................... 2-23 2.7 – SEGURIDAD DEL PUENTE ................................................................................................................. 2-24 2.7.1 – General .......................................................................................................................................... 2-24 2.7.2 – Demandas de Diseño .................................................................................................................... 2-24 2.8 – REFERENCIAS .................................................................................................................................... 2-25 SECCIÓN 2 2-1 CARACTERÍSTICAS GENERALES DE DISEÑO Y UBICACIÓN 2.1 — ALCANCE C2.1 Se proporcionan los requisitos mínimos para espacios libres, protección del medio ambiente, estética, estudios geológicos, economía, manejabilidad, durabilidad, facilidad de construcción, facilidad de inspección y facilidad de mantenimiento. Se referencian los requisitos mínimos para la seguridad del tráfico. Se incluyen los requisitos mínimos para drenaje y medidas de protección contra agua, hielo y sales. Se tratan, en detalle, la hidrología y la hidráulica por reconocimiento de que muchas fallas de puentes han sido causadas socavación. Esta sección tiene la intención de proporcionar al diseñador la suficiente información para determinar la configuración y dimensiones generales del puente. 2.2 — DEFINICIONES Agradación — Acumulación general y progresiva, o elevación del perfil longitudinal de un cauce, como resultado de sedimentación. Ancho de la Acera — Espacio despejado para uso exclusivo de peatones entre barreras o entre el bordillo y una barrera. Anchura de la Luz de la Vía Acuática o área de la luz del puente en un escenario específico, y medida perpendicularmente a la dirección principal del flujo. Canal Estable — Condición que existe cuando una corriente tiene un cauce y una sección transversal que permite a su canal transportar el agua y los sedimentos entregados desde aguas arriba, sin significativas degradación, agradación o erosión de las riberas. Carril de emergencia [Clear zone] — Espacio libre, relativamente plano, más allá del borde de la calzada para estacionamiento temporal y de emergencia de vehículos. El carril de emergencia no incluye bermas ni carriles auxiliares. Cuenca — Área confinada por divisorias de drenaje, y que tiene frecuentemente solamente una salida de descarga. El área total de drenaje que aporta escorrentía a un solo punto. Degradación — Disminución general y progresiva del perfil longitudinal del cauce como resultado de erosión a largo plazo. Descarga de Diseño — Caudal máximo de agua que se espera en un puente sin superar las restricciones de diseño adoptadas. Embalse de Retención — Instalación de manejo de aguas pluviales que confina la escorrentía y la descarga temporalmente a través de una estructura hidráulica de salida hacia un sistema de conducción, aguas abajo. Estructura Hidráulica — Cualquier configuración construida en una corriente de agua o colocada en la vecindad de la ribera para desviar la corriente, inducir sedimentación, inducir socavación o, de alguna otra manera, alterar el flujo y el régimen de sedimentación de la corriente de agua. Gálibo — Espacio libre horizontal o vertical. Geomorfología de la Corriente — El estudio de una corriente de agua y sus llanuras de inundación con respecto a sus formas terrestres, a la configuración general de su superficie, y a los cambios que ocurren debido a la erosión y a la acumulación de desechos de la erosión. Hidráulica — La ciencia que se ocupa de la mecánica del comportamiento y el flujo de líquidos, especialmente en tuberías y canales. 2-2 SECCIÓN 2 Hidrología — Ciencia que se ocupa de la ocurrencia, distribución y circulación de agua en la tierra, incluyendo precipitación, escorrentía y agua subterránea. Hiperflujo — Cualquier flujo de marea (o fluvial) con un caudal mayor al de la inundación de los 100 años pero no mayor al de la inundación de los 500 años. Imbornal — Dispositivo para captar y drenar agua a través del tablero. Inundación de Diseño por Socavación — El flujo de inundación igual o menor al de la inundación de 100 años que produce la socavación más profunda en las cimentaciones del puente. La carretera o el puente pueden inundarse en la etapa de la inundación de diseño por socavación. La peor condición de socavación puede ocurrir para la inundación de desbordamiento, como resultado del potencial de flujo por presión. Inundación de Diseño para la sección hidraúlica de la vía acuática — La descarga, volumen, escenario, o cresta de ola máximos y su probabilidad asociada de excedencia, seleccionada para el diseño de una carretera o puente sobre un río o llanura de inundación. Por definición, la carretera o puente no se inundarán bajo este escenario de inundación de diseño para la sección hidraúlica de la vía fluvial. Inundación de Verificación para Socavación — Inundación resultante de mareas (o crecientes fluviales) por tempestad, tormentas y/o fluctuaciones en la marea, con un caudal en exceso de la inundación de diseño por socavación, pero en ningún caso una inundación con un período de retorno superior al normalmente utilizado de 500 años. La inundación de verificación por socavación se utiliza en la investigación y evaluación de la cimentación del puente para determinar si puede soportar el flujo y la socavación correspondiente, sin pérdida de estabilidad. Ver También hiperflujo. Inundación de los 500 Años — Inundación debida a tormenta y/o marea con una probabilidad del 0,2% a ser igualada o excedida en cualquier año. Inundación de Población Mixta — Flujos de inundación derivados de dos o más factores causales, por ejemplo, pleamar causada por vientos costeros de un huracán o por lluvia. Inundación de los 100 años o Inundación de Verificación [Check Flood]— Inundación debida a tormenta, creciente o marea, con 1 por ciento de probabilidad de ser igualada o excedida en cualquier año. Inundación de desbordamiento — Inundación que, si es excedida, genera un flujo sobre la carretera o el puente, sobre una estructura divisoria de aguas [watershed divide] o a través de estructuras provistas para la mitigación de emergencias. El peor caso de socavación puede ser causado por la inundación de desbordamiento. Lagrimal — Depresión lineal en la parte inferior de los componentes para hacer que al caer el agua fluya sobre la superficie y permitir su caida. Marea — El aumento y la disminución periódicos del nivel de los océanos que resultan de la interacción gravitacional de la Tierra, la Luna y el Sol. Peralte — La inclinación de la superficie de la calzada para balancear parcialmente la fuerza centrífuga sobre los vehículos en curvas horizontales. Pleamar — Marea de nivel incrementado que ocurre alrededor de cada dos semanas durante luna llena o luna nueva. Puente de Mitigación — Abertura en un terraplén, en una llanura de inundación, para permitir el paso del flujo. Socavación Local — Socavación en un canal o en una llanura de inundación localizada en un pilar, estribo, u otra obstrucción al flujo. Socavación General o de Contracción — Socavación en un canal o en una llanura de inundación que no está localizada en un pilar u otra obstrucción al flujo. En un canal, la socavación general o de contracción, por lo general afecta a toda o casi toda su sección y es comúnmente causada por una contracción del flujo. Vía acuática — Cualquier corriente de agua, río, estanque, lago u océano. SECCIÓN 2 2-3 2.3 — CARACTERÍSTICAS DE LOCALIZACIÓN 2.3.1 — Ubicación de la ruta 2.3.1.1 — General — La elección de la ubicación de los puentes se apoyará en el análisis de alternativas, teniendo en consideración factores económicos, ingenieriles, sociales y ambientales, así como los costos de mantenimiento e inspección asociados con las estructuras y con la importancia relativa de los factores listados arriba. Deberá prestarse atención, de acuerdo con el riesgo involucrado, a localizaciones favorables del puente, tales que: Se ajusten a las condiciones creadas por el obstáculo salvado; Faciliten diseño, construcción, operación, inspección y mantenimiento prácticos y rentables; Provean el nivel deseado de tráfico de servicio y de seguridad, y Minimicen impactos adversos de la carretera sobre la vecindad y el ambiente. 2.3.1.2 — Cruces de vías acuáticas y llanuras de inundación — Los cruces de vías acuáticas deben localizarse considerando los costos iniciales de la construcción y la optimización de los costos totales, incluyendo obras hidráulicas y las medidas de mantenimiento necesarias para reducir la erosión. Los estudios de cruces alternativos deben incluir evaluación de: Características hidrológicas e hidráulicas de la vía acuática y de su llanura de inundación, incluyendo la estabilidad del cauce, el registro de inundaciones y, en cruces de estuario, alcance y ciclos de las mareas. El efecto del puente propuesto sobre el patrón del flujo de las inundaciones y el consecuente potencial de socavación en las cimentaciones del puente. El potencial de crear nuevos riesgos de inundación o aumentar los existentes, y Impactos ambientales sobre la vía acuática y su llanura de inundación. Los puentes y sus accesos sobre llanuras de inundación deben ubicarse y diseñarse teniendo en cuenta las metas y los objetivos del manejo de la llanura de inundación, incluyendo: Prevención del uso y desarrollo antieconómico, peligroso o incompatible de las llanuras de inundación. Evitar, cuando sea posible, la ocurrencia de significativas invasiones transversales y longitudinales. Minimización, cuando sea posible, de los impactos C2.3.1.2 — La orientación detallada sobre la evaluación de procedimientos para la ubicación de los puentes y sus accesos sobre las llanuras de inundación están contenidos en Federal Regulations and the Planning and Location Chapter del AASHTO Model Drainage Manual (ver el comentario en el Articulo 2.6.1). Los Ingenieros con conocimiento y experiencia en la aplicación de la guía y los procedimientos del AASHTO Model Drainage Manual deberían participar en las decisiones de localización. En general, es más seguro y más rentable evitar problemas hidráulicos seleccionando la ubicación favorable de cruce que intentar reducir al mínimo los problemas en un momento posterior a través de medidas de diseño durante el desarrollo del proyecto. La experiencia con puentes existentes debería, si es posible, ser parte de la calibración o verificación de los modelos hidráulicos. La evaluación del desempeño de puentes existentes durante inundaciones pasadas suele ser útil para la selección del tipo, tamaño y ubicación de nuevos puentes. 2-4 SECCIÓN 2 adversos y mitigación de los impactos inevitables. Consistencia, donde sea aplicable, con la intención de las normas y criterios del Ministerio del Medio Ambiente y del Instituto de estudios ambientales; Agradación o degradación a largo plazo. Compromisos contraídos para obtener aprobaciones ambientales. 2.3.2 — Disposición del Sitio del Puente 2.3.2.1 — General — La ubicación y el alineamiento del puente deberían seleccionarse para satisfacer los requisitos del tráfico sobre y debajo del puente. Se deberían considerar las posibles futuras variaciones en la alineación o el ancho de la vía acuática, carretera o ferrocarril cruzado por el puente. Cuando sea apropiado, debería considerarse la futura adición de instalaciones de tránsito masivo o el ensanchamiento del puente. C2.3.2.1 — Aunque la ubicación de la estructura de un puente sobre una vía acuática suele estar determinada por consideraciones diferentes que el riesgo de colisión de una embarcación, deberían tenerse en cuenta las siguientes preferencias, siempre que sea posible y práctico: Localizar el puente lejos de las curvas del canal de navegación. La distancia al puente debe ser tal que las embarcaciones puedan alinearse antes de pasarlo, por lo general ocho veces la longitud de la embarcación. Esta distancia debería aumentarse aún más donde las corrientes y los vientos sean frecuentes. Cruzar el canal de navegación con ángulos cercanos a ángulos rectos y simétricamente con respecto al canal. Proporcionar una distancia adecuada a lugares de navegación congestionada, de maniobras de atraque de embarcaciones u de otros problemas de navegación. Ubicar el puente donde la vía acuática sea poco profunda o estrecha y donde los pilares del puente puedan localizarse fuera del alcance de las embarcaciones. La intención de proporcionar barreras estructuralmente independientes es evitar la transmisión de fuerzas entre la barrera y la estructura que se desea proteger. 2.3.2.2 — Seguridad del tráfico 2.3.2.2.1 — Protección de las estructuras — Debe tenerse en cuenta el paso seguro de vehículos sobre o debajo del puente. El peligro para los vehículos fuera de control dentro de la zona despejada debería reducirse al mínimo mediante la localización de obstáculos a una distancia segura de los carriles de circulación. Las columnas, los pilares o los muros de las estructuras de pasos a desnivel deberían estar ubicadas en conformidad con el concepto de zona despejada contenido en el capítulo 3 de AASHTO Roadside Design Guide, 1996. Donde no sea práctico la conformidad con éstas directrices debido a limitaciones de costo, de tipo de estructura, de volumen y velocidad de diseño del tráfico, de disposición de vanos, de esviaje y del terreno, las columnas, pilares o muros deberían protegerse mediante barandillas u otros dispositivos de barrera. La barandilla, u otro dispositivode barrera, debería, si es práctico, apoyarse de forma independiente, con su cara a la carretera a una distancia mínima de por lo menos, 0.6 m de la cara del pilar o del estribo, a menos que se proporcione una barrera rígida. La cara de la barandilla o de otro dispositivo debe estar SECCIÓN 2 2-5 a una distancia mínima de 0.6 m de la línea habitual de la berma. 2.3.2.2.2 — Protección de los Usuarios — Deben proveerse barandillas a lo largo de los bordes de las estructuras de acuerdo con los requisitos de la Sección 13. Todas las estructuras de protección deben tener superficies y transiciones adecuadas para redirigir el tráfico errante de manera segura. En el caso de puentes móviles deben proveerse señales de advertencia, luces, conos para señalización, compuertas, barreras y otros dispositivos de seguridad para la protección de peatones, ciclistas y tráfico vehicular. Éstos deben diseñarse para operar antes de la apertura del tramo móvil y para seguir funcionando hasta que el tramo haya sido completamente cerrado. Los dispositivos se ajustarán a las disposiciones de "Traffic Control at Movable Bridges" contenidas en el Manual on Uniform Traffic Control Devices o de acuerdo con lo especificado en planos. Las aceras deben protegerse con barreras cuando así lo especifique el Propietario. C2.3.2.2.2 — Las estructuras de protección incluyen aquellas que proporcionan separación segura y controlada del tráfico en instalaciones multimodales utilizando el mismo derecho de vía. Condiciones especiales, tales como alineación de curvas, visibilidad obstruida , etc., pueden justificar una barrera de protección, incluso con baja velocidad de diseño. 2.3.2.2.3 — Normas geométricas — Debe cumplirse con los requisitos de la publicación Manual de diseño geométrico de vías del Instituto Nacional de Vías INVIAS o deben justificarse y documentarse aquellos que se exceptúen. El ancho de las bermas y la geometría de las barreras de tráfico deberán cumplir las especificaciones del Propietario. 2.3.2.2.4 — Superficies de la carretera — Debe otorgársele características antideslizantes, de corona, bombeo y peralte a las superficies de la carretera en un puente de acuerdo con el Manual de diseño geométrico de vías del Instituto Nacional de Vías INVIAS o requisitos locales. 2.3.2.2.5 — Colisiones de embarcaciones — Las estructuras de puentes deben diseñarse para soportar las fuerzas causadas por colisión especificadas en el artículo 3.14.14 o, de lo contrario, deben estar protegidas contra fuerzas de colisión de embarcaciones por defensas, diques, o bolardos como se especifica en el artículo 3.14.15. C2.3.2.2.5 — Puede eliminarse la necesidad de sistemas de bolardos y defensas en algunos puentes mediante una juiciosa ubicación de los pilares. Se incluyen directrices sobre el uso de sistemas de bolardos y defensas en AASHTO Highway Drainage Guidelines, Volume 7; Hydraulic Analyses for the Location and Design o) Bridges; y AASHTO Guide Specification and Commentary for Vessel CollisionDesign ofHighway Bridges. 2.3.3 — Gálibos 2.3.3.1 — De navegación — Debe obtenerse permiso para construcción de puentes sobre vía acuáticas de las entidades que tengan jurisdicción sobre aquellas. Los gálibos verticales y horizontales deben establecerse en cooperación con dichas autoridades. C2.3.3.1 — Cuando el puente requiera permisos debería iniciarse una pronta coordinación con la entidad que tenga jurisdicción sobre la vía acuática a intervenir para evaluar las necesidades de navegación, la localización correspondiente y los requisitos de diseño para el puente. Los procedimientos para abordar los requisitos de navegación para puentes, incluyendo la coordinación con la entidad que tenga jurisdicción sobre la vía acuática a intervenir, están 2-6 SECCIÓN 2 establecidos en el Code of Federal Regulations, 23 CFR, Part 650, Subpart H, "Navigational Clearances for Bridges," y 33 U.S.c. 401, 491,511, et seq. 2.3.3.2 — Gálibo Vertical sobre carreteras — El gálibo de las estructuras de carretera deberá estar conforme con la publicación del Manual de diseño geométrico de vías del Instituto Nacional de Vías INVIAS para la Clasificación Funcional de la Carretera o, de lo contrario, debe justificarse lo que de allí se exceptúe. Debe investigarse la posibilidad de la reducción del gálibo debido al asentamiento de las estructuras del paso a desnivel. Si el asentamiento esperado excede 2.5 cm debe añadirse al gálibo especificado. El gálibo de soportes de señales y de pasos elevados peatonales debería ser 30 cm mayor que el gálibo de la estructura, y el gálibo entre la calzada a la cuerda inferior de vigas en celosía que la crucen por encima no debería ser menor de 5.5 m. C2.3.3.2 — El gálibo mínimo especificado debería incluir 15 cm para posibles futuros recubrimientos. Si el Propietario no contempla recubrimientos, este requisito puede anularse. Se requiere mayor gálibo para soportes de señales, puentes peatonales y cuerdas de cerchas a desnivel debido a su menor resistencia al impacto. 2.3.3.3 — Gálibo horizontal en carreteras — El ancho del puente no debe ser menor que el de la carretera que lo cruza, incluyendo las bermas o bordillos, cunetas y aceras. Los gálibos horizontales debajo del puente deberán cumplir con los requisitos del Artículo 2.3.2.2.1. No debería colocarse ningún objeto sobre o debajo de un puente, que no sea una barrera, a una distancia menor de 1.2 m del borde del carril de tráfico designado. La cara interior de una barrera no debe estar a una distancia menor más cerca de 0.6 m ya sea de la cara del objeto o del borde del carril designado para tráfico. C2.3.3.3 — El ancho útil de las bermas debe tomarse generalmente como la anchura pavimentada. Las distancias mínimas especificadas entre el borde de la vía de circulación y un objeto fijo tienen por objeto evitar la colisión de los vehículos circulantes con los que transportan carga ancha. 2.3.3.4 — Cruce elevado sobre ferrocarril — Las estructuras diseñadas para pasar por encima de una vía férrea deben estar de acuerdo con los estándares establecidos y utilizados por la vía férrea afectada según su práctica habitual. Estas estructuras de paso a desnivel deben cumplir con las leyes nacionales, departamentales y municipales, aplicables. Reglamentos, códigos y normas deberían, como mínimo, cumplir con las especificaciones y normas de diseño del American Railway Engineering and Maintenance of Way Association (AREMA), de la Association of American Railroads, y de AASHTO. C2.3.3.4 Se llama, particularmente, la atención hacia los siguientes capítulos del Manual for Railway Engineering (AREMA, 2003): Capítulo 7 — Estructuras de Madera, Capítulo 8 — Estructuras de concreto y Cimentaciones, Capítulo 9 — Cruces de Ferrocarril, Capítulo 15 — Estructuras de Acero, y Capítulo 18 — Gálibos. Las disposiciones de las vías férreas individuales y del Manual AREMA deberían usarse para determinar: Gálibos, Cargas, Protección de pilares, Impermeabilización, y, Protección contra explosiones. 2.3.4 — Entorno — Debe considerarse el impacto de un puente y sus accesos en comunidades locales, sitios históricos, humedales y otras áreas estética, ambiental y ecológicamente sensibles. Debe garantizarse el C2.3.4 — La geomorfología de la corriente, v. gr., geomorfología fluvial, es un estudio de la estructura y formación de las características de la tierra que resultan de las fuerzas del agua. Para los propósitos de esta sección, se trata SECCIÓN 2 2-7 cumplimiento de leyes nacionales, departamentales y municipales sobre el agua; regulaciones nacionales, departamentales y municipales sobre invasión de llanuras de inundación, peces y hábitats de vidasilvestre; y lo dispuesto por el Sistema Nacional de Gestión del Riesgo de Desastres. Debe considerarse la geomorfología de la corriente de agua, las consecuencias de la socavación del cauce y de la eliminación de la vegetación estabilizadora de los terraplenes, y, donde sea apropiado, la dinámica de las mareas en los impactos a los estuarios. de la evaluación de los flujos, el potencial de agradación, degradación, o la migración lateral. 2.4 — INVESTIGACION DE LAS CIMENTACIONES 2.4.1 — General — Una investigación del subsuelo, incluyendo perforaciones y ensayos de suelos, debe llevarse a cabo de acuerdo con las disposiciones del Artículo 10.4 para proporcionar información pertinente y suficiente para el diseño de unidades de la subestructura. Debe considerarse el tipo y el costo de las cimentaciones en los estudios económicos y estéticos para la selección de alternativas de puente y su localización. 2.4.2 — Estudios topográficos — La topografía actual del sitio del puente se establece a través de mapas de curvas de nivel y fotografías. Dichos estudios deben incluir la historia del lugar en términos de movimiento de masas del terreno, erosión de suelo y rocas y el curso de las vías acuáticas. 2.5 — OBJETIVOS DE DISEÑO 2.5.1 — Seguridad — La principal responsabilidad del Ingeniero debe ser proporcionar la seguridad del público C2.5.1 — Los requisitos mínimos para garantizar la seguridad estructural de puentes como medios de transporte están incluidos en estas especificaciones. La filosofía de lograr la seguridad estructural adecuada figura en el artículo 1.3. Se recomienda que se utilice una aprobación QC/QA a los procesos de revisión y verificación para asegurar que el trabajo de diseño cumple con estas especificaciones.. 2.5.2 — Utilidad 2.5.2.1 — Durabilidad 2.5.2.1.1 — Materiales — Los documentos contractuales deben especificar materiales de calidad y la aplicación de altos estándares de fabricación y construcción. El acero estructural debe ser auto-protegido, o tener sistema de recubrimiento de larga vida o protección catódica. Las barras de refuerzo y los torones de pretensado en componentes de concreto, que puedan estar expuestos a sales suspendidas en el aire o en el agua, deben protegerse mediante una combinación apropiada de recubrimientos epóxicos y/o galvanizados, recubrimiento de hormigón, densidad, composición química del C2.5.2.1.1 — La intención de este Artículo es la de reconocer la importancia de la corrosión y el deterioro de los materiales estructurales sobre el comportamiento a largo plazo del puente. Pueden encontrarse otras disposiciones concernientes con la durabilidad en el Artículo 5.12. Aparte del deterioro del tablero de concreto en sí, el problema de mantenimiento más frecuente en un puente es la desintegración de los extremos de las vigas, soportes, pedestales, pilares y estribos debido a la percolación de las sales de carretera transmitidas por el agua a través de las juntas del tablero. La experiencia parece indicar que un tablero estructuralmente continuo proporciona una mejor protección para los componentes que están debajo de él. Debe tenerse en cuenta las consecuencias potenciales del uso de sales 2-8 SECCIÓN 2 hormigón, incluyendo incorporación de aire y pintura no porosa de la superficie del concreto o protección catódica. Los ductos para torones de pretensado deben rellenarse o estar protegidos de cualquier otro modo contra la corrosión. Los accesorios y elementos de fijación utilizados en la construcción en madera serán de acero inoxidable, hierro maleable, aluminio, o de acero galvanizado, recubierto con cadmio, o con cualquier otro recubrimiento. Los componentes de madera deben ser tratados con preservativos. Los productos de aluminio deberán estar aislados eléctricamente de los componentes de acero y hormigón. Deberán protegerse los materiales susceptibles a daño por radiación solar y/o contaminación del aire. Se tendrá en cuenta la duración de los materiales en contacto directo con el suelo y/o con agua. anticongelantes en estructuras con tableros de acero expuesto y de madera. Estas especificaciones permiten el uso de cubiertas discontinuas en ausencia del uso sustancial de sales anticongelantes. Se ha encontrado que las juntas de contracción transversales cortadas in situ con sierra en tableros de concreto no son de ningún valor práctico cuando la acción compuesta está presente. La economía, debido a la continuidad estructural y la ausencia de juntas de expansión, generalmente favorecerá la aplicación de tableros continuos, independientemente de la ubicación. Largueros simplemente apoyados en juntas deslizantes, con o sin agujeros alargados, tienden a "congelarse" debido a la acumulación de residuos de la corrosión y pueden causar problemas de mantenimiento. Debido a la disponibilidad general de computadores, el análisis de tableros continuos ya no es un problema. La experiencia indica que, desde el punto de vista de la durabilidad, todas las juntas deben ser consideradas susceptibles a algún grado de movimiento y filtración. 2.5.2.1.2 — Medidas de autoprotección — Deben proporcionarse lagrimales continuos a lo largo del borde inferior de tableros de concreto a una distancia no superior a 25.0 cm del borde. Donde el tablero está interrumpido por una junta sellada, todas las superficies de pilares y estribos, excepto los soportes para apoyos, deben tener una pendiente mínima del 5 por ciento hacia los bordes. Para juntas expuestas, esta pendiente mínima debe aumentarse a 15 por ciento. En el caso de las juntas expuestas, los soportes deben estar protegidos contra el contacto con sal y con desechos. La capa de pavimento debe interrumpirse en las juntas del tablero y debe estar provista de una transición suave hacia el dispositivo de junta. Las formaletas de acero debe protegerse contra la corrosión de acuerdo con las especificaciones del Propietario. C2.5.2.1.2 — A menudo se ha observado la empozamiento de agua en apoyos sobre estribos, probablemente como resultado de las tolerancias de construcción y/o inclinación. El 15 por ciento de la pendiente especificada en combinación con juntas abiertas tiene por objeto permitir que las lluvias laven desechos y sal. En el pasado, para muchos puentes pequeños, no se proporcionaba ningún dispositivo de expansión en la "junta fija," y la capa de pavimento simplemente se pasaba por encima de la junta para dar una superficie de rodadura continua. Como el centro de rotación de la superestructura está siempre por debajo de la superficie, la "junta fija" en realidad se mueve debido a la carga y a efectos ambientales, haciendo que la superficie de desgaste se agriete, tenga filtraciones, y se desintegre. 2.5.2.2 — Inspeccionabilidad — Debe proporcionarse escaleras de inspección, pasarelas, pasadizos, aberturas de accesos, y suministro de iluminación, si es necesario, donde otros medios de control no sean prácticos. Cuando sea práctico, debe disponerse el acceso para permitir la inspección manual o visual, incluyendo adecuada altura libre en vigas cajón, en el interior de componentes celulares y a zonas de intersección donde puedan ocurrir movimientos relativos. C2.5.2.2 — The Guide Specifications for Design and Construction Of Segmental Concrete Bridges requiere escotillas exteriores de acceso con un tamaño mínimo de 0.8 m x 1.2 m, grandes aberturas en diafragmas interiores, y ventilación por desagües o rejillas de ventilación espaciados a no más de 15.0 m. Estas recomendaciones deberían utilizarse en puentes diseñados bajo estas Especificaciones. 2.5.2.3 — Mantenibilidad — Deben evitarse los sistemas estructurales cuyo mantenimiento se espera C2.5.2.3 — El Mantenimiento de la circulacióndurante reparaciones debería proporcionarse mediante reparación de SECCIÓN 2 2-9 que sea difícil. Cuando el entorno climático y/o de tráfico es tal que un puente pueda necesitar reemplazarse antes de su vida útil especificada, deberán incluirse disposiciones en los documentos contractuales para: inmediato o futuro recubrimiento, futuro reemplazo del tablero, o resistencia estructural suplementaria. Las áreas alrededor de soportes de apoyo y bajo juntas de tablero deberían diseñarse para facilitar elevamiento, limpieza, reparación y sustitución de soportes y juntas. Debe indicarse en planos los puntos de apoyo para la elevación con gatos, y la estructura debe diseñarse teniendo en cuenta las fuerzas de elevación especificadas en el Artículo 3.4.3. Debe evitarse cavidades y esquinas inaccesibles. Cavidades que puedan invitar habitantes humanos o animales deben evitarse o asegurarse. anchuras parciales por etapas o mediante la utilización de una estructura paralela adyacente. Algunas medidas para aumentar la durabilidad de tableros de concreto y madera, incluyen barras de refuerzo recubiertas con epóxico, ductos de pretensado, y torones de pretensado en el tablero. Puede utilizarse microsílice y/o aditivos de nitrito de calcio en la mezcla de hormigón del tablero, membranas impermeabilizantes, y recubrimientos para proteger el acero convencional. Para requisitos adicionales con relación a recubrimientos ver el Artículo 5.14.2.3.10 e. 2.5.2.4 — Conducibilidad — La superficie del puente debe ser diseñada para permitir el movimiento fluido del tráfico. En las carreteras pavimentadas, una placa de transición estructural debería colocarse entre la calzada de acceso y el estribo del puente. Debe especificarse en planos, o en las especificaciones o disposiciones especiales, las tolerancias de construcción con respecto al perfil del tablero terminado. El número de juntas en la superficie debe mantenerse en un mínimo práctico. Los bordes de las juntas en tableros de hormigón expuestos a tráfico deben protegerse de la abrasión y del astillamiento. Los planos para juntas prefabricadas deben especificar que el ensamblaje de la junta se construya como una sola unidad. Cuando se usen tableros de concreto sin un recubrimiento inicial, deberá proporcionarse proporcionar un espesor adicional de 13 mm para permitir el raspado de la superficie para la rectificación del perfil, y para compensar la pérdida de espesor por abrasión. 2.5.2.5 — Servicios Públicos — Donde se requiera, debe adoptarse disposiciones para sostener y mantener la conducción de servicios públicos. 2.5.2.6 — Deformaciones 2.5.2.6.1 — General — Los puentes deberían diseñarse para evitar efectos estructurales o psicológicos indeseables debido a sus deformaciones. Aunque las limitaciones de deflexión y profundidad son opcionales, excepto para tableros de placas ortotrópicas, cualquier desviación de experiencias exitosas en materia de esbeltez y deflexión, debería ser motivo de revisión del diseño para determinar que se va a comportar adecuadamente. Si se utiliza análisis dinámico debe cumplirse con los C2.5.2.6.1 — Las deformaciones por cargas de servicio pueden deteriorar el pavimento y causar agrietamiento local en las losas de concreto y en puentes metálicos que podrían afectar la serviciabilidad y la durabilidad, aun si son autolimitadas y no constituyan una fuente potencial de colapso. Ya en 1905, se hicieron intentos para evitar estos efectos limitando la relación profundidad/vano de cerchas y vigas, y a partir de la década de 1930, se especificaron límites a la deflexión por cargas vivas con el mismo fin. En un estudio de 2-10 SECCIÓN 2 principios y requisitos del Artículo 4.7. Para puentes rectos esviados de vigas de acero asimétricas y para puentes de vigas de acero con curvas horizontales, con o sin apoyos esviados, debe considerarse las siguientes investigaciones adicionales: Deben considerarse las deflexiones elásticas verticales, laterales, rotacionales debido a las combinaciones de cargas pertinentes para asegurar un satisfactorio desempeño de soportes, juntas, estribos integrales, y pilares. Las rotaciones calculadas en soportes deben acumularse a lo largo de la secuencia constructiva asumida por el Ingeniero. Las rotaciones calculadas en soportes no deben exceder la capacidad rotacional especificada de los soportes para la cargas mayoradas acumuladas correspondientes a la etapa bajo investigación. Los diagramas de contraflecha deben satisfacer lo dispuesto en el Articulo 6.7.2 y pueden reflejar las deflexiones calculadas acumuladas debidas a la secuencia de construcción supuesta por el Ingeniero. limitaciones de deflexión en puentes (ASCE, 1958), un comité de la ASCE encontró numerosas deficiencias en los enfoques tradicionales y señaló, por ejemplo: “Las limitadas inspecciones realizadas por la Comisión no revelaron evidencia de daño estructural grave que podría atribuirse a una deflexión excesiva. Los pocos ejemplos de conexiones de largueros dañadas o de pisos de concreto agrietados probablemente podrían corregirse más efectivamente con cambios en el diseño que por limitaciones más restrictivas sobre la deflexión. Por otra parte, tanto el estudio histórico como los resultados de las inspecciones indican claramente que la reacción psicológica desfavorable ante deflexiones del puente es probablemente la más frecuente e importante fuente de preocupación con respecto a la flexibilidad de los puentes. Sin embargo, las características de vibración del puente que son consideradas objetables por peatones o pasajeros de vehículos aún no se pueden definir.” Desde la publicación del estudio ha habido una extensa investigación sobre la respuesta humana al movimiento. En la actualidad se acepta generalmente que el principal factor que afecta la sensibilidad humana es la aceleración, en lugar de la deflexión, la velocidad o la tasa de cambio de aceleración para las estructuras de puentes, pero el problema es difícil y subjetivo. En consecuencia, no existen todavía pautas simples ý definitivas de límites tolerables para deflexiones estáticas o movimiento dinámico. Dentro de las especificaciones actuales,el Código para Diseño de Puentes de Ontario (Ontario Highway Bridge Design Code) de 1991 contiene las disposiciones más exhaustivas relacionadas con vibración tolerable para humanos. Los puentes metálicos con curvas horizontales están sometidos a torsión lo que resulta en mayores deflexiones laterales y retorcimiento que en puentes rectos. Por lo tanto, las rotaciones debidas a carga muerta y fuerzas térmicas tienden a tener mayores efectos sobre el comportamiento de soportes y juntas de expansión de puentes curvos. Las rotaciones de soportes durante construcción pueden exceder las rotaciones debidas a carga muerta calculadas para el puente terminado, en particular en apoyos esviados. La identificación de esta situación temporal puede ser esencial para garantizar que el Puente puede construirse sin dañar los dispositivos para soporte o para juntas. 2.5.2.6.2 — Criterios para Deflexión — Los criterios de esta sección son opcionales, excepto los siguientes: Deben considerarse obligatorias las disposiciones para tableros anisótrópos. Deben considerarse obligatorias las disposiciones del Articulo 12.14.5.9 para elementos prefabricados tipo portal de concreto reforzado. Los tableros de retícula metálica y otros tableros livianos de metal y de concreto deben acogerse a las disposiciones sobre utilidad del Artículo 9.5.2. C2.5.2.6.2 — Estas disposiciones permiten, pero no estimulan, el uso de prácticas del pasado para el control de deflexiones. En el pasado a los Diseñadores se les permitía exceder estos límites asu discreción. A menudo se ha encontrado que es difícil verificar en campo las deflexiones estructurales calculadas debido a numerosas fuentes de rigidez no tenida en cuenta en los cálculos. A pesar de ésto, muchos Propietarios y Diseñadores se sienten cómodos con requisitos del pasado limitando la rigidez estructural de puentes. El deseo de que se continúe con la disponibilidad de algunas directrices en ese sentido, expresada con frecuencia durante el desarrollo de estas Especificaciones, SECCIÓN 2 2-11 Cuando se apliquen estos criterios, la carga vehicular debe incluir una asignación para carga dinámica. Si un propietario decide exigir control de deflexiones se pueden aplicar los siguientes principios: Deberán cargarse todos los carriles de diseño para calcular la deflexión máxima para sistemas con vigas rectas, y debería asumirse que todos los apoyos se deflectan similarmente. Para sistemas con vigas curvas en cajón o en I, la deflexión de cada viga deberá determinarse individualmente basándose en su respuesta como parte de un sistema. Para diseño con sección compuesta, la rigidez de la sección transversal de diseño utilizada para la determinación de la deflexión deberá incluir el ancho completo de la calzada y las porciones estructurales continuas de las barandillas, aceras, y separadores centrales. Para sistemas de vigas rectas, la rigidez compuesta a flexión de cada viga individual puede tomarse como la rigidez determinada como se especifica arriba, dividida por el número de vigas. Cuando se investiguen los desplazamientos máximos relativos, deberá seleccionarse el número y la posición de los carriles cargados para proveer el peor efecto diferencial. La porción de carga viva de la Combinación de Carga de Servicio I de la Tabla 3.4.1-1 deberá usarse incluyendo la asignación por carga dinámica IM. La carga viva debe tomarse del Articulo 3.6.1.3.2. Deberan aplicarse las disposiciones del Artículo 3.6.1.1.2. Para puentes esviados, se puede usar sección transversal, recta. Para puentes curvos y puentes curvos esviados, puede usarse una sección transversal radial. A falta de otros criterios, los siguientes límites pueden considerarse para deflexiones de puentes vehiculares de acero, aluminio, y/o concreto: Carga vehicular, general ................. Luz/800 Carga vehicular y peatonal ............ Luz/1 000 Carga vehicular en voladizos ...... Luz/300, y Carga vehicular y peatonal en voladizos ................................... Luz/375 Deben aplicarse las disposiciones de los Artículos 6.10.4.2 y 6.11.4 en vigas en I y vigas-cajón de acero, con respecto al control de deflexiones permanentes a través del control de tensiones en las aletas. Deben aplicarse las disposiciones de la sección 5 de la LRFD Guide Specifications for the Design of Pedestrian Bridges de la AASHTO para puentes peatonales, es decir, para puentes cuya función principal es la de cargar peatones, ciclistas, jinetes y su montura, y vehículos livianos de mantenimiento. ha resultado en que se mantuvieron como criterios opcionales, excepto para tableros anisotrópicos, para los cuales los criterios se requieren. También son obligatorios los criterios de deflexión para tableros livianos compuestos por metal y concreto, tales como tableros reticulares parcial o totalmente llenos, y tableros reticulares sin llenar compuestos con losas de concreto reforzado, como se dispone en el Artículo 9.5.2. Pueden encontrarse directrices adicionales con respecto a deflexiones de puentes de acero en Wright and Walker (1971). Consideraciones y recomendaciones adicionales para deflexiones en componentes de puentes de madera se discuten con mayor detalle en los Capítulos 7, 8, y 9 de Ritter (1990). Para puentes de múltiples vigas rectas, esto es equivalente a decir que el factor de distribución para deflexiones es igual al número de carriles dividido por el número de vigas. Para sistemas de vigas curvas de acero, el límite de deflexión se aplica a cada viga individual porque la curvatura hace que cada viga se deflecte diferentemente que las vigas adyacentes de manera que una deflexión promedio tiene poco sentido. Para sistemas de vigas curvas de acero, la luz usada para calcular el límite de deflexión debería tomarse como la longitud a lo largo del arco formado por la viga entre apoyos. Desde un punto de vista estructural, grandes deflexiones en componentes de madera aflojan los pernos y causan grietas y roturas en materiales frágiles, como pavimento de asfalto. Adicionalmente, elementos que se comban por debajo de un plano nivelado presentan una pobre apariencia y pueden causar en el público una percepción de integridad estructural inadecuada. Deflexiones por vehículos en movimiento también producen movimientos verticales y vibraciones que molestan a los conductores y alarman a los peatones (Ritter, 1990). Deformaciones excesivas pueden causar deterioro prematuro del pavimento y afectar el comportamiento de pernos y tornillos, pero aún no se han establecido límites para las vibraciones. La intención del criterio para deflexión relativa es el de proteger el pavimento de la pérdida de adherencia y de la rotura debido a flexión excesiva del tablero. 2-12 SECCIÓN 2 A falta de otros criterios, los siguientes límites pueden considerarse para deflexiones en construcciones de madera: Cargas vehiculares y peatonales .................................. Luz/425, y Cargas vehiculares sobre tablones y paneles de madera (deflexión relativa en extremos entre bordes adyacentes) ................................... 2.5 mm. Las siguientes disposiciones deben aplicarse a chapas anisótropas para tableros [orthotropic deck plates]: Carga vehicular sobre chapas para tablero ....................... Luz/300, Carga vehicular sobre costillas de tableros metálicos anisótropos ........... …Luz/1 000, y Cargas vehiculares sobre costillas de tableros metálicos anisótropos (deflexión relativa en extremos entre costillas adyacentes) ................................... 2.5 mm. 2.5.2.6.3 — Criterios Opcionales para relaciones de Luz a Profundidad — Si un Propietario decide exigir controles sobre las relaciones de luz a profundidad, a menos que se especifique lo contrario en estas Especificaciones, puede considerarse, a falta de otros criterios, los límites en la Tabla 2.5.2.6.3-1, en la cual S es la longitud de luz de la losa y L es la longitud de la luz, ambas en m. Donde se usen, los límites de la Tabla 2.5.2.6.3-1 deben aplicarse a la profundidad total a menos que se indique otra cosa. Para sistemas de vigas curvas de acero, la relación luz a profundidad, asL D de cada viga de acero no deberá exceder 25 cuando la resistencia mínima especificada de cedencia de la viga es 345 MPa o menos, y: Cuando la resistencia mínima especificada de cedencia de la viga es 480 MPa o menos en regiones de momento negativo, o Cuando se usan secciones híbridas que satisfacen las disposiciones del Artículo 6.10.1.3 en regiones de momento negativo. Para todos los demás sistemas de vigas de acero, asL D para cada viga de acero no debería exceder lo siguiente: (2.5.2.6.3-1) donde: C2.5.2.6.3 — En la Tabla 2.5.2.6.3-1 se presentan, con algunas modificaciones, las profundidades tradicionales para superestructuras de profundidad constante, contenidas en ediciones previas de las Standard Specifications for Highway Bridges, de la AASHTO. Se especifica una mayor profundidad mínima preferida de viga para vigas curvas de acero para reflejar el hecho que la viga curva externa recibe una porción desproporcionada de la carga y necesita ser más rígida. En puentes curvos esviados, las fuerzas transversales son directamente proporcionales a lasdeflexiones relativas de las vigas. El incremento de la profundidad y la rigidez de todas las vigas del puente curvo oblicuo produce menores diferencias relativas en las deflexiones y menores fuerzas transversales. Vigas más profundas también producen rotaciones fuera del plano menores, lo que puede facilitar el montaje del puente. Para vigas de acero curvas que no cumplan con los requisitos establecidos aquí de acuerdo con la ecuación 2.5.2.6.3-1, se recomienda incrementar la profundidad mínima preferida. En tales casos, las vigas tenderán significativamente más flexibles y menos acero produce mayores deflexiones sin incrementar la profundidad de las vigas. Una viga curva menos profunda podría usarse si el Ingeniero evalúa efectos tales como fuerzas transversales y deformaciones del puente, incluyendo rotaciones de vigas, y que encuentra las fuerzas y los cambios geométricos del puente están dentro de intervalos aceptables. Para vigas curvas compuestas, se aplican las relaciones recomendadas a la porción de acero de la sección compuesta. SECCIÓN 2 2-13 ytF = resistencia mínima especificada de cedencia de la aleta a compresión (MPa) D = profundidad de la viga de acero (mm) asL = la longitud de arco definida como sigue (mm): Luz del arco en luces simples; 0.9 veces la luz del arco para el extremo de luces continuas; 0.8 veces la luz del arco para luces continuas internas. El límite de 2.54 mm para deflexión relativa es tentativo. Tabla 2.5.2.6.3-1 — Profundidades mínimas tradicionales para superestructuras de profundidad constante Superestructura Profundidad mínima (Incluyendo el tablero) Los valores pueden ajustarse para tener en cuenta cambios en rigidez relativa de secciones de momento positivo y negativo. Material Tipo Luces simplemente apoyadas Luces continuas Concreto Reforzado Losas con refuerzo principal paralelo al tráfico Vigas T 0.070L 0.065L Vigas Cajón 0.060L 0.055L Vigas de estructuras para peatones 0.035L 0.033L Concreto Preesforzado Losas 0.030L> 165 mm 0.027L > 165 mm Vigas cajón vaciadas in situ 0.045L 0.040L Vigas I prefabricadas 0.045L 0.040L Vigas de estructuras para peatones 0.033L 0.030L Vigas cajón adyacentes 0.030L 0.025L Acero Profundidad total de vigas I compuestas 0.040L 0.032L Profundidad de porción de acero de viga I compuesta 0.033L 0.027L Cerchas 0.100L 0.100L 2.5.2.7 — Consideración de Futuras Ampliaciones 2.5.2.7.1 — Vigas Exteriores en Puentes de Vigas Múltiples — A menos que las futuras ampliaciones sean prácticamente inconcebibles, la capacidad de carga de las vigas exteriores no debe ser menor que la capacidad C2.5.2.7.1 — Esta disposición aplica a cualquier elemento longitudinal a flexión considerado tradicionalmente como larguero, viga secundaria o viga principal. 2-14 SECCIÓN 2 de carga de las vigas interiores. 2.5.2.7.2 — Subestructura — Debe considerarse el diseño de la subestructura para las condiciones de una ampliación cuando puedan preverse las ampliaciones futuras. 2.5.3 — Constructibilidad — Las cuestiones de constructibilidad deberían incluir, pero no limitarse a, aspectos de deflexión , de resistencia del acero y del concreto, y de estabilidad durante etapas críticas de construcción. Los puentes deben construirse de manera tal que la fabricación y montaje puedan desarrollarse sin dificultad o peligro indebidos y que los efectos debido a las fuerzas de construcción estén dentro de límites tolerables. Cuando el Diseñador haya supuesto una secuencia de construcción en particular para inducir ciertas tensiones bajo carga muerta, esa secuencia debe definirse en los documentos contractuales. Debe llamarse la atención en los documentos contractuales donde quiera que haya, o pueda haber, restricciones impuestas sobre los métodos de construcción, por consideraciones ambientales o por otras razones. Al menos un método de construcción deberá indicarse en los documentos contractuales cuando el puente tenga una complejidad inusual, tal que sería irrazonable esperar que un contratista experimentado pueda predecir y estimar un método de construcción apropiado mientras licita el proyecto. Debe indicarse en los documentos contractuales la necesidad de refuerzo y/o arriostramiento o apoyo temporal, si así lo requiere el diseño. Deben evitarse detalles en los que se requiera soldaduras en zonas restringidas o colocación de concreto a través de congestiones de refuerzo. Deben considerarse las condiciones climáticas e hidráulicas que puedan afectar la construcción del puente. C2.5.3 — Un ejemplo de una secuencia de construcción en particular sería donde el diseñador especifica que la viga de acero debe apoyarse mientras se vacia el tablero de concreto, de manera que la viga y el tablero actúen de forma compuesta tanto para carga muerta como para carga viva. Un ejemplo de un puente complejo podría ser un puente atirantado que tiene limitaciones en lo que va a cargar, especialmente en términos de equipos, durante construcción. Si estas limitaciones no son evidentes para un contratista experimentado, puede exigírsele al contratista la realización de más análisis previos de lo común. Esto puede no ser viable para el contratista dadas las restricciones inusuales de tiempo y presupuesto para licitación. Esta Artículo no requiere que el diseñador le enseñe al contratista cómo se construye un puente; se espera que el contratista tenga la experiencia necesaria. Tampoco se pretende restringir que el contratista sea innovador para tomar ventaja de sus competidores. Manteniendo constantes los demás factores, normalmente se prefieren diseños que sean auto-soportados o que usen sistemas de formaletería estandarizada, sobre aquellos que requieran formaletería única y compleja. Debe protegerse adecuadamente del tráfico a la formaletería temporal colocada en el carril de emergencia. 2.5.4 — Economía 2.5.4.1 — General — Deben seleccionarse los tipos estructurales, las longitudes de vanos, y los materiales teniendo en cuenta los costos proyectados. Deben considerarse los costos de gastos futuros durante la vida útil proyectada del puente. Deben considerarse factores regionales, tales como disponibilidad de materiales, fabricación, localización, transporte, y restricciones de montaje C2.5.4.1 — Si están disponibles datos acerca de tendencias en costos de mano de obra y materiales, su efecto debería proyectarse al momento en el probablemente se construya el puente. Las comparaciones de costo entre alternativas estructurales debería basarse en consideraciones a largo plazo, incluyendo inspección, mantenimiento, reparación, y/o reemplazo. El menor costo inicial no necesariamente conlleva el menor costo SECCIÓN 2 2-15 total. 2.5.4.2 — Planos Alternativos — El Propietario puede requerir la preparación y licitación de planos alternativos en casos en los cuales los estudios económicos no den una opción clara. Los diseños de planos alternativos deben tener valores similares de seguridad, funcionalidad, y estética. Deben evitarse, tanto como sea posible, puentes móviles sobre vías acuáticas navegables. Cuando se propongan puentes móviles, debe incluirse en las comparaciones económicas por lo menos una alternativa fija. 2.5.5 — Estética del Puente — Los puentes deben complementar su entorno, ser de forma grácil, y tener una apariencia de resistencia adecuada. Los ingenieros deberían procurar una apariencia más placentera mejorando las formas y relaciones de los componentes estructurales. Debe evitarse la aplicación de embellecimiento extraordinario y no estructural. Deben tenerse en cuenta las siguientes directrices: Durante la selección del sitio y la etapa de localizacióndebería estudiarse, y refinarse durante la etapa de diseños preliminares, diseños alternativos del puente sin o con pocos pilares. La configuración de los pilares debería ser consistente con la superestructura en forma y en detalle. Debería evitarse cambios abruptos en la configuración de componentes y tipos estructurales. Donde no pueda evitarse la interfaz entre tipos estructurales diferentes, debería lograrse una transición de apariencia fluida entre un tipo estructural y otro. No debería pasarse por alto la atención a los detalles, tales como los bajantes para drenaje del tablero. Si debido al funcionamiento y/o a consideraciones económicas se prescribe el uso de una estructura elevada, el sistema estructural debería seleccionarse para proporcionar una apariencia abierta y no atiborrada. Donde sea posible debe evitarse el uso del puente como soporte de vallas publicitarias o direccionales o de iluminación. Los Rigidizadores transversales de almas no deben ser visibles en elevación, excepto aquellos localizados en los puntos de apoyo. Deberían preferirse estructuras en arco para salvar cañadas profundas. C2.5.5 — Puede lograrse frecuentemente mejoras significativas en apariencia con pequeños cambios en la forma o en la posición de elementos estructurales a un costo despreciable. Sin embargo, para puentes prominentes, frecuentemente se justifica el costo adicional para lograr una mejor apariencia, teniendo en cuenta que el puente probablemente va a ser un rasgo característico del paisaje por 75 años o más. Directrices exhaustivas sobre la apariencia de un puente están fuera del alcance de estas Especificaciones. Para orientación al respecto, los Ingenieros pueden recurrir a documentos tales como Bridge Aesthetics Around the World (1991), del Transportation Research Board. Las estructuras modernas más admiradas son aquellas que dependen de la buena apariencia de la configuración de sus componentes estructurales: Los componentes se conforman para responder a la función estructural. Son gruesos donde las tensiones son mayores y delgados donde las tensiones son menores. Es visible la función de cada parte y cómo se desempeña dicha función. Los componentes son esbeltos, ampliamente espaciados, preservando la vista a través de la estructura. El puente se ve como un todo, con todo los elementos consistentes y contribuyendo al todo; por ejemplo, todos los elementos deberían provenir de la misma familia de formas, como las formas con bordes redondeados. El puente cumple con su función con un mínimo de material y de número de elementos. El tamaño de cada elemento está claramente relacionado, comparado con el de los otros, con el concepto estructural total y con el trabajo que el componente hace, y El puente como un todo tiene una relación clara y lógico con su entorno. Se han propuesto varios procedimientos para integrar el pensamiento estético en el proceso de diseño (Gottemoeller, 1991). Los principales componentes estructurales determinan la apariencia de un puente porque son las partes más grandes y son las que primero se ven. Consecuentemente, los ingenieros deberían procurar una excelente apariencia de las partes del puente en el siguiente orden de importancia: 2-16 SECCIÓN 2 Alineamiento vertical y horizontal y posición in el entorno; Tipo de superestructura, v. gr., arcos, vigas, etc.; Colocación de los pilares; Colocación y altura de los estribos; Forma de la superestructura, v. gr., recta, en arco, acartelada, profunda; Forma de los pilares; Forma de los estribos; Detalles de parapetos y barandillas; Colores y texturas de las superficies; y Ornamentación. El diseñador debería determinar la posición probable de la mayoría de los observadores del puente, y usar esa información como directriz para juzgar la importancia de los variados elementos en la apariencia de la estructura. Pueden usarse dibujos en perspectiva de fotografías tomadas desde puntos de observación importantes para analizar la apariencia de las estructuras propuestas. También son útiles los modelos. La apariencia de detalles normales debería revisarse para garantizar que encajan el concepto de diseño del puente. 2.6 — HIDROLOGÍA E HIDRÁULICA 2.6.1 — General — Deben realizarse estudios y evaluaciones hidrológicos e hidráulicos de los sitios para puentes sobre corrientes de agua como parte del desarrollo de planos preliminares. Los detalles de estos estudios deberían estar en consonancia con la importancia y el riesgo asociados con la estructura. Las estructuras temporales usadas por el Contratista para acomodar el tráfico durante la construcción deben diseñarse teniendo en cuenta la seguridad de los viajeros, y de los dueños de propiedades adyacentes, así como la minimización del impacto sobre los recursos naturales de las llanuras de inundación. El Propietario puede permitir requisitos de diseño revisados consistentes con el periodo de servicio especificado y para la amenaza de inundación representada por, la estructura temporal. Los documentos contractuales para las estructuras temporales deben delinear las respectivas responsabilidades y riesgos tomados por la autoridad de carreteras y el Contratista. La evaluación de las alternativas de diseño del puente debe considerar la estabilidad del la corriente de agua, agua estancada, distribución y velocidad del flujo, potencial de socavación, amenaza de inundación, dinámica de mareas, donde sea apropiado, y la consistencia con los criterios establecidos por el Sistema Nacional de Gestión del Riesgo de Desastres. C2.6.1 — Las disposiciones de este Artículo incorporan prácticas y procedimientos mejorados para el diseño hidráulico de puentes. El Model Drainage Manual de la AASHTO contiene orientación detallada para la aplicación de dichas prácticas t procedimientos. Este documento contiene directrices y referencias sobre procedimientos de diseño y programas para computador para diseño hidrológico e hidráulico. También incorpora directrices y referencias de las Drainage Guidelines da la AASHTO, que acompaña al Model Drainage Manual. Puede encontrarse información sobre el Programa Nacional de Seguros contra Inundación en 42 USC 4001-4128, The National Flood Insurance Act (ver también CFR 59 de 44 a 77) y 23 CFR 650, Subpart A, Location and Hydraulic Design o Encroachment on Floodplains. Estudios hidrológicos, hidráulicos, de socavación, y de estabilidad de la corriente de agua se ocupan de predecir flujos y frecuencias de inundación y con los complejos procesos físicos que implican las acciones e interacciones entre agua y suelo durante la ocurrencia de los flujos de inundación predichos. Estos estudios deberían ser realizados por un Ingeniero con el conocimiento y la experiencia para hacer juicios prácticos con respecto a el alcance de los estudios que se realizarán y el significado de los resultados obtenidos. El diseño de las cimentaciones del puente se logra mejor mediante un grupo interdisciplinario de ingenieros estructurales, hidráulicos, y geotécnicos. El Model Drainage Manual de la AASHTO también contiene directrices y referencias sobre: SECCIÓN 2 2-17 Métodos de diseño para evaluar la precisión de los estudios hidráulicos, incluyendo los elementos para un plan de recolección de datos; Orientación para estimar picos y volúmenes de flujo de inundación, incluyendo requisitos para el diseño de carreteras interestatales de acuerdo con 23 CFR 650, Subpart A, "Invasiones; " Procedimientos o referencias para análisis de mareas en vías acuáticas, corrientes reguladas, y cuencas urbanas; Evaluación de la estabilidad del cauce; Uso de los procedimientos y software recomendados para diseño y dimensionamientode puentes sobre vías acuáticas; Localización y diseño de puentes para resistir daño por socavación y por cargas hidráulicas creadas por la corriente del agua, por hielo, o por residuos; Cálculo de la magnitud de socavación general o de contracción, socavación local, y de las medidas de control; Diseño de puentes de mitigación, camino de desbordamiento, riberas guía, y otras estructuras hidráulicas; y Procedimientos para diseño hidráulico de alcantarillas rectangulares del tamaño de un puente. 2.6.2 — Datos del Sitio — Un plan de recolección de datos de un sitio específico debe considerar: Recolección de datos topográficos aéreos y/o terrestres sobre distancias apropiadas aguas arriba y aguas abajo del puente para el canal principal y sus planicies de inundación; Estimación de elementos de rugosidad para la corriente de agua y sus planicies de inundación dentro del alcance de la corriente bajo estudio; Muestreo del material del cauce de la corriente a profundidades suficientes para comprobar las características del material para análisis de socavación; Perforaciones subterráneas; Factores que afecten las etapas del agua, incluyendo niveles altos de la corriente, embalses, embalses de retención, mareas, y estructuras de control de inundaciones y sus procedimientos de operación; Estudios y reportes existentes, incluyendo aquellos realizados de acuerdo con las disposiciones del Sistema Nacional de Gestión del Riesgo u otros programas de control de inundaciones; Información histórica disponible acerca del comportamiento de la corriente de agua y del funcionamiento de la estructura durante inundaciones pasadas, incluyendo la socavación observada, erosión de las riberas, y daño estructural debido a flujos de residuos o avalanchas; y Posibles cambios geomorfológicos en el flujo del canal. C2.6.2 — La evaluación hidráulica necesariamente involucra muchas suposiciones. Entre las más importantes están los coeficientes de rugosidad y la proyección de magnitudes a largo plazo, v. gr., la inundación de los 500 años u otras grandes inundaciones. Puede esperarse que la escorrentía de una tormenta dada cambie con las estaciones, con las condiciones climáticas inmediatamente pasadas, y con cambios naturales o antropomórficos en las condiciones de la superficie. La habilidad para proyectar estadísticamente intervalos de inundación a largo plazo es una función de la exactitud de la base de datos de inundaciones pasadas, y tales proyecciones frecuentemente cambian como resultado de nuevas experiencias. Los anteriores factores hacen que la investigación de la inundación de verificación para socavación sea un importante, pero altamente variable, criterio de seguridad que puede que sea difícil de reproducir, a menos que todas las suposiciones originales del Diseñador sean usadas in en una investigación de socavación posterior al diseño. Obviamente, aquellas suposiciones originales deben ser razonables dados los datos, condiciones, y proyecciones disponibles en el momento del diseño original. 2.6.3 — Análisis hidrológico — El Propietario debe C2.6.3 — El periodo de retorno de los flujos de marea 2-18 SECCIÓN 2 determinar el alcance de los estudios hidrológicos con base en la clasificación funcional de la carretera, los requisitos nacionales, departamentales y municipales aplicables, y la amenaza de inundación en el sitio. Deben investigarse los siguientes flujos de inundación, cuando sea apropiado, en los estudios hidrológicos: Para evaluar la amenaza de inundación y cumplir con los requisitos de la administración de la planicie de inundación –la inundación de los 100 años; Para evaluar los riesgos a los usuarios de la carretera y los daños al puente y sus calzadas de acceso –la inundación de desbordamiento y/o la inundación de diseño para socavación; Para evaluar daño catastrófico por inundación en sitios de alto riesgo-una inundación de verificación de magnitud seleccionada por el Propietario, apropiada para las condiciones del sitio y para las condiciones percibidas de riesgo; Para investigar la competencia de las cimentaciones del puente para resistir socavación - Inundación de Verificación para Socavación; Para satisfacer políticas y criterios de diseño de la agencia - Inundación de Diseño para la luz de la vía acuática y socavación del puente para las diferentes clases funcionales de las carreteras; Para calibrar perfiles de la superficie del agua y para evaluar el funcionamiento de estructuras existentes –inundaciones históricas, y Para evaluar las condiciones ambientales – Información de la inundación básica, y en cruces de estuarios, el alcance de la pleamar y de la marea. Debería especificarse la investigación sobre los efectos del aumento del nivel del mar sobre los alcance de la marea para estructuras que crucen recursos marinos o de estuarios. deberían relacionarse con las elevaciones del agua por huracán o tormenta tal y como se reportan en los estudios de la FEMA u otras agencias. Debería prestarse atención particular a la selección descargas de diseño y de inundación de verificación para eventos de inundación de poblaciones mixtas. Por ejemplo, el flujo en un estuario puede consistir en Flujo de marea y escorrentía de la cuenca aguas arriba. Si los flujos de población mixta dependen de la ocurrencia de un evento meteorológico mayor, tal como un huracán, es necesario evaluar y considerar los ritmos relativos de los eventos de flujos pico individuales en la selección de la descarga de diseño. Probablemente este es el caso de los flujos en un estuario. Si los eventos tienden a ser independientes, como puede ser el caso de inundaciones en regiones montañosas causadas por escorrentía de lluvia, el Diseñador debería evaluar ambos eventos independientemente y entonces considerar la probabilidad de que ocurran al mismo tiempo. 2.6.4 — Análisis hidráulico 2.6.4.1 — General — El Ingeniero debe utilizar modelos analíticos y técnicas que hayan sido aprobados por el Propietario y que sean consistentes con el nivel requerido de análisis. 2.6.4.2 — Estabilidad de la corriente — Deben realizarse estudios para evaluar la estabilidad de la vía acuática y el impacto de la construcción sobre ésta. Deben considerarse los siguientes asuntos: Si el régimen de la corriente está degradándose, agradándose, o en equilibrio; Para cruces sobre la corriente cerca de afluentes, el efecto de la corriente principal y del afluente sobre las etapas de inundación, las velocidades, distribución de los flujos, movimientos verticales y horizontales de la corriente, y el efecto de estas condiciones sobre el diseño hidráulico del puente; Localización de cruces favorables sobre la corriente, teniendo en cuenta si la corriente es recta, en SECCIÓN 2 2-19 meandros, trenzada, o transicional, o mecanismos de control para proteger el puente de condiciones existentes o futuras que puedan anticiparse; El efecto de cualquier cambio propuesto del canal; El efecto en el cauce de la explotación de agregados u otra operación; Cambios potenciales en la tasa o volúmenes de la escorrentía debido a cambios en el uso de la tierra; El efecto de cambios en el patrón natural geomorfológico de la corriente sobre la estructura propuesta; y El efecto de los cambios geomorfológicos sobre las estructuras existentes en la vecindad de la estructura propuesta, o causados por ésta. Para condiciones inestables de corriente o flujo, deberán realizarse estudios especiales para evaluar los cambios futuros probables en la forma en planta o en el perfil de la corriente y para determinar las medidas de mitigación que se incorporarán en el diseño, o en un tiempo futuro, para la seguridad del puente y las calzadas de acceso.
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