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PROYECTO DE LA ADAPTACIÓN DE LA PASARELA PEATONAL AMPARO ITURBI.
ANEJO Nº 4. ESTRUCTURAS
ANEJO Nº 4. Estructuras
I-1
PROYECTO DE LA ADAPTACIÓN DE LA PASARELA PEATONAL AMPARO ITURBI.
ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN
1.1 DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA ADAPTACIÓN DE LA PASARELA EXISTENTE
1.2 NORMATIVA UTILIZADA
1.2.1 Normas de acciones
1.2.2 Normas de construcción
1.3 PROGRAMAS DE CÁLCULO UTILIZADOS
2. BASES DE CÁLCULO
2.1 CRITERIOS DE SEGURIDAD
2.1.1 Estados límites de servicio (E.L.S.)
2.1.2 Estados límites últimos (E.L.U.)
2.2 VALORES CARACTERÍSTICOS DE LAS ACCIONES
2.2.1 Acciones permanentes
2.2.2 Acciones permanentes de valor no constante
2.2.3 Acciones variables
2.2.4 Acciones accidentales
2.3 VALORES REPRESENTATIVOS DE LAS ACCIONES
2.3.1 Acciones permanentes (G)
2.3.2 Acciones permanentes de valor no constante (G*)
2.3.3 Acciones variables (Q)
2.3.4 Acciones accidentales (A)
2.4 VALORES DE CÁLCULO DE LAS ACCIONES
2.4.1 Estados límites últimos (E.L.U.)
2.4.2 Estados límites de servicio (E.L.S.)
2.5 COMBINACIÓN DE ACCIONES
2.5.1 Estados límites últimos.
2.5.2 Estados Límites de Servicio.
2.6 CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES
2.6.1 Materiales
2.6.2 Niveles de control
2.7 COMPROBACIONES RELATIVAS A LOS ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO
2.7.1 Estado límite de deformaciones de la estructura
2.7.2 Estado límite vibraciones
2.7.3 Estado límite de deformaciones del alma
2.7.4 Estado límite de fisuración del hormigón
3. TABLEROS SECCIÓN CAJÓN
3.1 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO CONSTRUCTIVO
3.1.1 Secciones de cálculo
3.1.2 Anchos eficaces
3.2 ACCIONES
3.2.1 Peso propio
3.2.2 Cargas muertas
3.2.3 Cargas permanentes de valor no constante
3.2.4 Acciones variables
3.3 CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LAS SECCIONES.
3.3.1 Consideración de la fluencia
3.3.2 Consideración de la fisuración
3.3.3 Características mecánicas de las secciones
3.3.4 Esfuerzos sobre el tablero
3.4 CÁLCULO DE TENSIONES Y DEFORMACIONES
3.4.1 Retracción
3.4.2 Temperatura
3.5 DESPLAZAMIENTOS VERTICALES
3.6 COMPROBACIÓN DE ESTADOS LÍMITE ÚLTIMOS
3.6.1 Estado límite de flexión
3.6.2 Cortante último
3.6.3 Comprobación de rotura en fases de construcción.
3.6.4 ELU Pandeo Lateral
3.6.5 Interacción Torsión-Cortante
3.6.6 Efecto distorsión. Justificación de diafragmas
3.7 ESTADOS LÍMITE DE SERVICIO
3.7.1 Estado límite de deformaciones
3.7.2 ELS de vibraciones
3.8 DIMENSIONAMIENTO DE LA CONEXIÓN
4. PILAS Y ESTRIBOS
4.1 DEFINICION DE ACCIONES
4.1.1 Cargas verticales
4.1.2 Cargas horizontales
4.1.3 Sismo
4.2 DIMENSIONAMIENTO DE APOYOS DE PILA
4.2.1 Comprobación de vuelco
4.2.2 Comprobación de neoprenos
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4.3 COMBINACION DE ACCIONES EN E.L.U.
4.4 DIMENSIONAMIENTO DE PILAS
4.5 DIMENSIONAMIENTO DE LA CIMENTACIÓN
4.6 ENTRADA DE DATOS AL MODELO
4.7 SALIDA DE RESULTADOS DEL MODELO
4.8 COMPROBACIÓN DE PERFILES METÁLICOS
4.9 DIMENSIONAMIENTO DE CIMENTACIONES
4.10 ESTRIBOS
5. PANTALLAS ANTIVANDÁLICAS
5.1 DEFINICION DE ACCIONES
5.1.1 Descripción de la actuación
5.1.2 Peso Propio y Carga Permanente
5.1.3 Acción Eólica
5.1.4 Acción Térmica
5.1.5 Sismo
5.2 COMBINACION DE ACCIONES EN E.L.U. Y E.L.S.
5.3 MODELO DE CÁLCULO DEL SOPORTE DE PANTALLA
5.3.1 Descripción del modelo de cálculo
5.3.2 Nudos
5.3.3 Barras
5.3.4 Coacciones
5.3.5 Características elastomecánicas
5.3.6 Acciones actuantes sobre el soporte
5.3.7 Combinación de acciones
5.4 DIMENSIONAMIENTO DEL SOPORTE ELU
5.5 DEFORMACIONES DEL SOPORTE ELS
5.6 DIMENSIONAMIENTO DE LA CONEXIÓN SOPORTE-PASARELA
5.6.1 Descripción del modelo de cálculo.
5.6.2 Nudos
5.6.3 Elementos.
5.6.4 Acciones
5.7 DIMENSIONAMIENTO DE LA CONEXIÓN SOPORTE-PASARELA (ELU)
6. PLAN DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO
6.1 OBJETO DEL PLAN DE INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO
6.2 PASARELA SUPERIOR
6.2.1 Descripción de la estructural
6.3 PROCEDIMIEMTO DE INSPECCIÓN
6.3.1 Procedimientos generales
6.3.2 Procedimientos particulares
6.4 RESULTADOS
6.4.1 Registro de inspecciones
6.4.2 Intervenciones
6.5 TIPOS DE INSPECCIÓN
6.5.1 Inspección inicial
6.5.2 Inspección Periódica
6.5.3 Inspección especial
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1. INTRODUCCIÓN
1.1 DESCRIPCIÓN DE LA ESTRUCTURA ADAPTACIÓN DE LA PASAR ELA
EXISTENTE
Con el objetivo de mejorar la accesibilidad de la pasarela actual se adaptará a la normativa
vigente. Para ello se han diseñado dos rampas de acceso a la pasarela.
Estas rampas de acceso conectan directamente con los descansillos en los dos extremos de la
pasarela y están formadas por un tablero de sección cajón mixta con losa superior de hormigón
armado en vanos isostáticos apoyados sobre pilas.
La disposición de los módulos isostáticos que forman parte de los vanos se ha realizado para
minimizar la ocupación de la vía pública y para que las salidas de las rampas se sitúen lo más
próximas posibles a la calle a la que dan acceso.
Dada la altura a salvar, es necesario disponer un total de 10 módulos de rampa que coinciden
con los 10 vanos isostáticos de la estructura. Los módulos de 10,50m están formados por un
tramo en rampa de 9,00 m en proyección horizontal con una pendiente de un 8% y dos tramos
horizontales en los extremos de 1,50 m, que junto con los módulos adyacentes da lugar a
descansillos de 1,50 m. Los módulos de 21,00 m, de geometría similar, están formados por dos
módulos de 10,50 m consecutivos.
Debido al gálibo mínimo vertical en la pasarela no es posible disponer estos módulos en dos
únicos vanos en planta, ya que el gálibo vertical se vería reducido a 1,70 m aproximadamente.
Por ello, el valor de mínima ocupación en planta sería el correspondiente a tres vanos
disponiendo en ellos los 10 módulos uniéndolos mediante descansillos que permitan el giro en
los extremos.
En la rampa oeste no es posible realizar esta disposición de mínima ocupación ya que obligaría
a situar una de las cimentaciones sobre el actual colector sur. Para evitar esta cimentación se ha
optado por una solución de cuatro vanos, eliminando la pila que se situaría sobre el colector.
Las rampas se sitúan paralelas al muro existente del terreno ferroviario, perpendiculares a la
pasarela actual.
1.2 NORMATIVA UTILIZADA
Para la elaboración del proyecto se emplean las normas y recomendaciones enumeradas a
continuación. Se distingue entre documentos relativos a las acciones a considerar y documentos
referentes a la resistencia de la estructura.
1.2.1 Normas de acciones
(1) Ministerio de Fomento. “Instrucción sobre las acciones a considerar en el proyecto de
puentes de carretera” (IAP-11).
(2) Ministerio de Fomento. “Norma de construcción sismorresistente: en puentes” NCSP-
07 (Real Decreto 637/2007 de 18 de mayo)
1.2.2 Normas de construcción
(3) Instrucción de Hormigón Estructural. (EHE).
(4) Eurocódigo 4: Proyecto de estructuras mixtas de hormigón y acero. Parte 1-1: Reglas
generales y reglas para edificación (EC 4).
(5) Recomendaciones para el proyecto de puentes mixtos para carretera del Ministerio de
Fomento.
(6) Recomendación para el cálculo de apoyos del Ministerio de Fomento.
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1.3 PROGRAMAS DE CÁLCULO UTILIZADOS
Para el cálculo y dimensionamiento de la estructura se han utilizado los siguientes programas:
- Prontuario Informático de Hormigón Armado, programa de comprobación y armado de
secciones de hormigón armado.
- SAP2000: programa para el cálculo de esfuerzos mediante elementos finitos.
- Hojas de cálculo específicas para el cálculo de distintos elementos.
2. BASES DE CÁLCULO
2.1 CRITERIOS DE SEGURIDAD
Para justificar la seguridad de las estructuras, objeto de este anejo y su aptitud de servicio, se
utilizará el método de los estados límites.
Los estados se clasifican en:
- Estados límites de servicio.
- Estados límites últimos.
2.1.1 Estados límites de servicio (E.L.S.)
Se incluyen bajo la denominación de estados límites de servicio todas aquellas situaciones de la
estructura para las que no se cumplen los requisitos predefinidos de funcionalidad, confort,
durabilidad o aspecto de la estructura.
Se consideran los siguientes:
- E.L.S. de deformaciones que afecten a la apariencia o funcionalidad de la obra, o que
causen daño a elementos no estructurales.
- E.L.S. de fisuración. La fisuración del hormigón por tracción puede afectar a la
durabilidad, la impermeabilidad o el aspecto de la estructura. La microfisuración del
hormigón por compresión excesiva puede afectar, también, a la durabilidad.
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2.1.2 Estados límites últimos (E.L.U.)
La denominación de estados límites últimos engloba todos aquellos correspondientes a una
puesta fuera de servicio de la estructura, por colapso o rotura de la misma o de una parte de
ella, poniendo en peligro la seguridad de las personas.
Los estados límites últimos que se deben considerar son los siguientes:
- E.L.U. de pérdida de equilibrio, por falta de estabilidad de una parte o de la totalidad de
la estructura.
- E.L.U. de agotamiento frente a solicitaciones normales, frente a cortante, torsión y
flexión. Se estudian a nivel de sección de elemento estructural.
El desarrollo de los cálculos se ha efectuado mediante la ayuda de programas de cálculo por
ordenador, complementados con comprobaciones manuales de tipo aproximado, que garantizan
la correspondencia entre el cálculo y la realidad.
2.2 VALORES CARACTERÍSTICOS DE LAS ACCIONES
Con carácter general se consideran los criterios especificados en la Instrucción relativa a
acciones a considerar en puentes de carretera (IAP). Para alguna acción particular se han
considerado los criterios definidos en otras instrucciones o recomendaciones, enumeradas en un
punto anterior.
2.2.1 Acciones permanentes
Se refiere a los pesos de los elementos que constituyen la obra, y se supone que actúan en todo
momento, siendo constante en magnitud y posición. Están formadas por el peso propio, las
acciones horizontales de terreno sobre estribos y muros y la carga muerta.
• Peso propio
La carga se deduce de la geometría teórica de la estructura, considerando para la densidad los
siguientes valores:
- Hormigón 25,0 kN/m3
- Acero 78,5 kN/m3
• Acciones del terreno sobre estribos y muros.
Se obtienen de acuerdo con las siguientes características del terreno:
Rellenos
γd = 20.0 kN/m3
c = 0
ϕ = 30º
• Carga muerta
Piezas de borde: La carga se ha obtenido a partir de la geometría de los distintos elementos,
dispuestas en ambos extremos del tablero de la pasarela:
- Barandilla: Se considera una barandilla en cada extremo con un peso unitario de 0,1
t/m.
- Solado de 2 cm de espesor máximo formado por un slurry antideslizante con una
densidad de 2,50 t/m3
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2.2.2 Acciones permanentes de valor no constante
- El valor característico de las acciones reológicas se obtiene a partir de las
deformaciones provocadas por la retracción.
- La deformación de retracción es función de la humedad relativa del ambiente, del
espesor de la pieza, de la cuantía de armadura, del tiempo transcurrido desde la puesta
en obra del hormigón, etc. Su valor en el instante “t” se obtiene según lo especificado en
el Artículo 39.7 de la EHE.
2.2.3 Acciones variables
• Sobrecarga de uso
Tren de cargas, que está compuesto por la acción de una sobrecarga uniforme de 5,0 KN/m2
extendida en toda la superficie a nivel de la calzada o a parte de ella, según sea más
desfavorable para el elemento en estudio.
• Viento
Para el cálculo del empuje del viento se considera el método recogido en la Instrucción sobre
las acciones a considerar en el proyecto de puentes de carretera IAP-11.
A efectos de cálculo la acción de viento se asimila a una acción estática cuyo valor se obtiene
como se describe a continuación.
a) Velocidad básica del viento
La velocidad básica fundamental del viento vb,0 es la velocidad media a lo largo de un periodo
de 10 minutos, con un periodo de retorno de 50 años, medida con independencia de la dirección
del viento y de la época del año en una zona plana y desprotegida frente al viento, equivalente a
un entorno de puente tipo II a una altura de 10 m sobre el suelo.
La velocidad básica fundamental del viento se obtendrá mediante la siguiente expresión:
0,·· bseasondirb vccv =
Siendo:
- vb velocidad básica del viento para un periodo de retorno de 50 años (m/s)
- cdir factor direccional del viento que, a falta de estudios más precisos, puede tomarse
igual a 1,0
- cseason factor estacional del viento que, a falta de estudios más precisos, puede tomarse
igual a 1,0
- vb,0 velocidad básica fundamental del viento (m/s)
Para un periodo de retorno diferente de 50 años, la velocidad básica del viento, vb(T), será:
( ) bprobb vcTv ·=
Siendo:
- cprob factor de probabilidad que, para situaciones persistentes y a falta de estudios más
precisos, puede tomarse igual a 1,04 (correspondiente a un periodo de retorno de 100
años)
b) Velocidad media del viento
La velocidad media del viento vm(z) a una altura z sobre el terreno dependerá de la rugosidad
del terreno, de la topografía y de la velocidad básica del viento vb, y se determinará según la
expresión siguiente:
( ) ( ) ( )Tvczczv brm ·· 0=
Donde:
- c0 factor de topografía, que se tomará habitualmente igual a 1,0. En valles en los que se
pueda producir un encauzamiento del viento actuante sobre el puente, se tomará para co
un valor de 1,1. Cuando existan obstáculos naturales susceptibles de perturbar
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apreciablemente el flujo del viento sobre el puente, el valor de co se determinará
mediante un estudio específico
- cr(z) factor de rugosidad, obtenido de la siguiente fórmula:
=
orr z
zkzc ·ln)( para Z ≥ zmin
)()( minzczc rr = para Z < zmin
Siendo:
Z altura del punto de aplicación del empuje de viento respecto del terreno o respecto
del nivel mínimo del agua bajo el puente [m]
Kr factor del terreno, según tabla siguiente
zo, y zmin según se definen en la tabla 4.2-b de la IAP y que se presenta a continuación
a partir de los entornos tipo de acuerdo con los siguientes criterios:
− Tipo 0: mar o zona costera expuesta al mar abierto.
− Tipo I: lagos o áreas planas y horizontales con vegetación despreciable y sin
obstáculos.
− Tipo II: zona rural con vegetación baja y obstáculos aislados, (árboles, construcciones
pequeñas, etc.), con separaciones de al menos 20 veces la altura de los obstáculos.
− Tipo III: zona suburbana, forestal o industrial con construcciones y obstáculos aislados
con una separación máxima de 20 veces la altura de los obstáculos.
− Tipo IV: zona urbana en la que al menos el 15% de la superficie esté edificada y la
altura media de los edificios exceda de 15 m.
TABLA 4.2-b – COEFICIENTES k r, zo y zmin SEGÚN EL TIPO DE ENTORNO
Tipo de entorno kr zo (m) zmin (m)
0 0,156 0,003 1
I 0,170 0,01 1
II 0,190 0,05 2
III 0,216 0,30 5
IV 0,235 1,00 10
c) Empuje del viento
El empuje producido por el viento se calculará por separado para cada elemento del puente,
teniendo en cuenta que el área expuesta al viento o las características aerodinámicas del
elemento pueden resultar modificadas por la materialización de otras acciones actuando en la
estructura.
El empuje del viento sobre cualquier elemento se calculará mediante la expresión:
reffebw AczctvF ·)·()(··2
1 2
= ρ
Siendo:
Fw el empuje horizontal del viento (N)
)(··
2
1 2 tvbρ presión de la velocidad básica del viento (N/m2)
ρ densidad del aire, que se tomará igual a 1,25 kg/m3
)(2 tvb velocidad básica del viento (m/2) para un periodo de retorno T
fc coeficiente de fuerza del elemento considerado
refA Área de referencia, que se obtendrá como la proyección del área sólida expuesta
sobre el plano perpendicular a la dirección del viento (m2)
)(zce Coeficiente de exposición en función de la altura z calculado según la fórmula
siguiente:
+
=
ool
oore z
zck
z
zckzc ·ln··7·ln·)( 22 para Z ≥ zmin
)()( minzczc ee = para Z < zmin
Donde:
kl es el factor de turbulencia, que se tomará igual a 1,0
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Se supondrá que el efecto de la sobrecarga de uso equivale a un área expuesta cuya altura se
considerará igual a:
- 2,00 m en puentes de carretera
- 1,25 m en pasarelas
d) Viento sobre el tablero.
En este caso el coeficiente de fuerza (cf) se determina mediante la fórmula:
( )eqf hBc /3,050,2 ⋅−=
en la que:
B Anchura total del tablero (m).
heq Altura equivalente (m).
En el cálculo de la altura equivalente se considera la altura de cualquier elemento no estructural
totalmente opaco al viento.
El valor del coeficiente de arrastre está limitado entre los valores 1,3 y 2,4.
e) Momento de vuelco sobre el tablero.
Se supondrá que:
− El empuje horizontal está aplicado a una altura respecto a la base igual al sesenta por ciento
(60%) de la altura equivalente heq.
− El empuje vertical está aplicado a una distancia del borde de barlovento igual a un cuarto
(1/4) de la anchura total del tablero.
f) Viento sobre pilas.
En este caso, considerando que la sección transversal es cuadrada, el coeficiente de fuerza
adopta un valor de:
− Para el viento transversal Cf= 2,0
− Para el viento longitudinal Cf= 2,0
• Acciones térmicas
Se tiene en cuenta tanto la componente de variación uniforme de temperatura que experimenta
el elemento, asociada al rango anual de la temperatura ambiente en el lugar de emplazamiento,
como la de los gradientes térmicos en las secciones transversales, asociados a variaciones
diarias.
Para la determinación de los efectos que producen, se considera el coeficiente de dilatación
térmica, que para el caso del hormigón tiene un valor: α = 10-5 y para acero estructural α =
1,2·10-5
a) Variación uniforme de temperatura
Para calcular los efectos de la componente uniforme de temperatura se partirá del valor de la
temperatura del aire a la sombra en el lugar del emplazamiento del puente.
Los valores característicos de la temperatura máxima y mínima del aire a la sombra para un
periodo de retorno de 50 años se obtienen de las tablas y mapas indicados en la norma IAP-11.
Para situaciones persistentes, se considerará un periodo de retorno de 100 años, por lo que los
valores anteriores estarán afectados por los siguientes coeficientes:
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( )[ ][ ]( )[ ][ ] 111,1·01,01ln·ln156,0393,0·
039,1·01,01ln·ln056,0781,0·
100,
maxmax100,
mínmínmín
máx
TTT
TTT
=−−+==−−−=
La componente uniforme de la temperatura del tablero, también denominada temperatura
efectiva (temperatura media de la sección transversal) tendrá un valor mínimo y un valor
máximo que se determinará a partir de la temperatura del aire, mediante las siguientes
expresiones para el caso de tableros mixtos:
4
4
,
min,
+=+=
máxmáxe
míne
TT
TT
Para la obtención de los rangos de variación térmica que permitan determinar la contracción
(∆TN,con) y dilatación (∆TN,exp) máximas del tablero se tomará una temperatura inicial igual a la
temperatura media durante el periodo de construcción y, en ausencia de esta información, podrá
tomarse un valor de 15 ºC.
El dimensionamiento de los aparatos de apoyo y de las juntas de dilatación se realizará
considerando como máxima variación de contracción de la componente uniforme de la
temperatura del puente el valor de (∆TN,con + 15) ºC, y como máxima variación de dilatación de
la componente uniforme de la temperatura del puente el valor de (∆TN,exp + 15) ºC.
b) Gradientes térmicos
El efecto de la diferencia vertical de temperatura en tableros mixtos se considerará mediante
una diferencia en la temperatura de las secciones parciales de acero y de hormigón.
Se considerarán condiciones de calentamiento aquéllas que originan una ganancia de calor en la
sección parcial de acero respecto de la de hormigón. Por el contrario, condiciones de
enfriamiento serán las que dan lugar a una pérdida de calor de la sección parcial de acero
respecto de la de hormigón.
En las condiciones de calentamiento, se considerará que la sección parcial de acero tiene un
incremento de 18ºC respecto a la sección parcial de hormigón (ya sea losa superior u hormigón
de fondo).
En las condiciones de enfriamiento, se considerará que la sección parcial de acero tiene un
incremento de -10ºC respecto a la sección parcial de hormigón (ya sea losa superior u hormigón
de fondo.
En ambos casos, calentamiento o enfriamiento, la diferencia de temperatura supone sobre la
sección mixta completa una componente uniforme y una componente equivalente lineal de
diferencia de temperatura vertical. El valor de la componente uniforme de temperatura no se
debe tener en cuenta en ninguna comprobación, al haberse incluido ya en el rango de variación
de la acción definida, por lo que sólo se considerará el efecto de la diferencia vertical de
temperatura lineal equivalente.
2.2.4 Acciones accidentales
• Acciones sísmicas
Se aplica la Norma de Construcción Sismorresistente: puentes (NCSP-07), aprobada en el Real
Decreto 637/2007 de 18 de mayo. Esta norma tiene como objeto proporcionar los criterios que
han de seguirse dentro del territorio español para la consideración de la acción sísmica en la
realización de los diferentes proyectos.
Según el apartado 2.8. de la Norma NCSP-07, no será necesaria la consideración de las
acciones sísmicas en las situaciones siguientes:
- Cuando la aceleración sísmica horizontal básica ab del emplazamiento sea inferior a
0,04 g; siendo g la aceleración de la gravedad. . Este criterio también se encuentra
recogido en la NCSE-02.
- Cuando la aceleración sísmica horizontal de cálculo ac sea inferior a 0,04 g.
La Norma considera que una aceleración sísmica básica inferior a 0,04 g no genera
solicitaciones peores que las demás hipótesis de carga, dada la diferencia de coeficientes de
seguridad y de acciones simultáneas que deben considerarse con el sismo.
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De acuerdo a la NCSP-07, nos encontramos en el grupo “Construcciones de especial
importancia”, por tratarse de infraestructuras básicas y principales vías de comunicación de
población.
El valor de la aceleración sísmica básica se fija, para cada zona del territorio español, por
medio del mapa de peligrosidad sísmica que se incluye en el apartado 3.4. de la Norma NCSP-
07 y cuyo listado por términos municipales para valores iguales o superiores a 0,04 g se recoge
en el Anejo 1 de la citada norma. Este valor es característico de la aceleración horizontal de la
superficie del terreno, correspondiente a un período de retorno de 500 años.
En este caso, para el término municipal de Valencia, resulta:
ab / g = 0,06
siendo g la aceleración de la gravedad.
Se incluye a continuación el mapa de peligrosidad sísmica recogido en la NCSP-07.
A partir de lo indicado en el anejo de sismicidad, el valor de la aceleración sísmica de cálculo
será:
ggaSa bc ⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅= 099,006,03,128,1ρ
ZONA PROYECTO
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2.3 VALORES REPRESENTATIVOS DE LAS ACCIONES
Con carácter general se han seguido los criterios especificados en la Instrucción IAP sobre las
acciones a considerar en el proyecto de puentes de carretera.
Las acciones se definen, en su magnitud, por sus valores representativos.
Una misma acción puede tener un único o varios valores representativos, según se indica a
continuación, en función del tipo de acción.
2.3.1 Acciones permanentes (G)
Para las acciones permanentes se considerará un único valor representativo, coincidente con el
valor característico Gk, excepto en el caso de la acción correspondiente al peso del pavimento,
para la que se considerarán dos valores representativos con Gk,sup y Gk,inf, definidos en el
apartado 2.2.1.
2.3.2 Acciones permanentes de valor no constante (G*)
− Reológicas: Se considerará para las acciones de origen reológico un único valor
representativo, coincidente con el valor característico Rk,t, correspondiente al instante
“t” en el que se realiza la comprobación.
− Acciones del terreno: Para el peso del terreno, que gravita sobre elementos de la
estructura, se considerará un único valor representativo, coincidente con el valor
característico. Para el empuje del terreno, se considerará el valor representativo de
acuerdo con lo expuesto en 2.2.2.
2.3.3 Acciones variables (Q)
Cada una de las acciones variables puede considerarse con los siguientes valores
representativos:
− Valor característico Qk: Valor de la acción cuando actúa aisladamente.
− Valor de combinación Ψ0 Qk: Valor de la acción cuando actúa en compañía de alguna
otra acción variable.
− Valor frecuente Ψ1 Qk: Valor de la acción que es sobrepasado durante un período de
corta duración respecto a la vida útil del puente.
− Valor casi permanente Ψ2 Qk: Valor de la acción que es sobrepasado durante una gran
parte de la vida útil del puente.
Los valores de los coeficientes Ψ son los siguientes:
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2.3.4 Acciones accidentales (A)
Para las acciones accidentales se considera un único valor representativo coincidente con el
valor característico Ak.
2.4 VALORES DE CÁLCULO DE LAS ACCIONES
Los valores de cálculo de las diferentes acciones son los obtenidos aplicando el correspondiente
coeficiente parcial de seguridad γ a los valores representativos de las acciones.
2.4.1 Estados límites últimos (E.L.U.)
2.4.1.1 Comprobaciones de equilibrio
Para los coeficientes parciales de seguridad γ se tomarán los siguientes valores básicos:
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2.4.1.2 Comprobaciones resistentes
NOTAS:
(1) Los coeficientes γG = 1,0 y γQ = 1,35, se aplicarán a la totalidad de la acción, según su
efecto sea favorable o desfavorable.
(2) En el caso de la carga de pavimento, se considerará para la totalidad de la acción:
- El valor representativo inferior Gk ponderado por γG = 1,0, cuando su efecto sea
favorable.
- El valor representativo superior Gk ponderado por γG = 1,35, cuando su efecto sea
desfavorable.
(3) Cuando el comportamiento de la estructura pueda ser muy sensible a variaciones de
las acciones permanentes de una a otra parte de la estructura, las partes favorables y
desfavorables de la misma acción serán consideradas como acciones separadas,
aplicándose unos coeficientes γG distintos y específicos para cada una de ellas. Los
valores de estos coeficientes serán:
Para la parte favorable de la acción γG1 = 0,9
Para la parte desfavorable de la acción γG2 = 1,1
(4) Se considerará la acción hiperestática producida por el pretensado P1, teniendo en
cuenta el valor de la fuerza de pretensado Pk,t en el instante t en que se realiza la
comprobación, aplicando los coeficientes parciales especificados.
(5) Para la acción del pretensado P2 que se trata como acción asociada a las cargas
permanentes, además del criterio de mayoración de la tabla 8según el cual se aplica a
la acción del pretensado los mismos coeficientes que a las acciones permanentes que
se quieren contrarrestar), se considerarán los siguientes criterios complementarios:
Criterio complementario 1:
γg*=0,95 para la acción del pretensado P2
γg=1,05 para las acciones permanentes contrarrestadas por P2
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Criterio complementario 2:
γg*=1,05 para la acción del pretensado P2
γg=0,95 para las acciones permanentes contrarrestadas por P2
Se adoptará para el cálculo el resultado más desfavorable de los obtenidos aplicando los
tres criterios aquí definidos.
Los dos últimos criterios complementarios no serán aplicables para aquellos casos en que
la flexibilidad del tablero sea tal que un desequilibrio entre las acciones mencionadas
produzca deformaciones apreciables que puedan ser detectadas y corregidas mediante un
adecuado control. Este hecho deberá ser debidamente justificado en el proyecto.
(6) Para todas las acciones debidas a movimientos impuestos (retracción, fluencia,
asientos, efectos térmicos,…) se deberá considerar, al evaluar los esfuerzos producidos
por las mismas, su posible reducción debido a la pérdida de rigidez de la estructura en
ELU.
(7) El efecto de las acciones debidas a movimientos impuestos podrá ignorarse en ELU
cuando, de acuerdo con la normativa específica correspondiente a cada material, la
estructura tenga suficiente ductilidad y así se acredite en el proyecto.
2.4.2 Estados límites de servicio (E.L.S.)
Para los coeficientes parciales de seguridad γ se tomarán los siguientes valores:
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2.5 COMBINACIÓN DE ACCIONES
Con carácter general se han seguido los criterios especificados en la Instrucción IAP sobre las
acciones a considerar en el proyecto de puentes de carretera.
Las hipótesis de carga a considerar se formarán combinando los valores de cálculo de las
acciones cuya actuación pueda ser simultánea, según los criterios generales que se indican a
continuación.
2.5.1 Estados límites últimos.
2.5.1.1 Situaciones persistentes y transitorias
Las combinaciones de las distintas acciones consideradas en estas situaciones, se realizarán de
acuerdo con el siguiente criterio:
ikiOi
iQKQmk
mmGjk
jjG QQGG ,,
1,1,1,,
*
1,,
1, * ψγγγγ ∑∑∑
>≥≥
+++
donde:
Gk,j = Valor representativo de cada acción permanente.
G*k,m = Valor representativo de cada acción permanente de valor no constante.
Qk,1 = Valor característico de la acción variable dominante.
ψo,i Qk,i =Valores de combinación de las acciones variables concomitantes con la acción
variable dominante.
Deberán realizarse tantas hipótesis o combinaciones como sea necesario, considerando, en cada
una de ellas, una de las acciones variables como dominante y el resto como concomitantes.
Al combinar las diferentes acciones variables, se tendrán en cuenta las prescripciones
siguientes:
- La sobrecarga de uso estará representada, para su combinación con el resto de las acciones,
mediante los grupos de cargas definidos en IAP-11 que son excluyentes entre sí.
- Cuando se considere el viento transversal sobre el tablero, se considerará la actuación
simultánea de la componente vertical del viento y el momento de vuelco correspondiente.
- Cuando se considera el viento longitudinal sobre el tablero, no se considerará la actuación
simultánea del viento transversal, ni el empuje vertical, ni el momento de vuelco
correspondiente.
- La concomitancia de la componente uniforme de temperatura y de la componente de
diferencia de temperatura se regirá por lo expuesto en IAP-11
- Cuando se considere la acción del viento como predominante, no se tendrá en cuenta la
actuación de la sobrecarga de uso.
- Cuando se considere la sobrecarga de uso como predominante, se considerará el viento
concomitante correspondiente.
- Cuando se considere el grupo de cargas de tráfico tipo gr2 (fuerzas horizontales con su
valor característico), no se considerará la actuación del viento ni de la nieve
- No se considerará la acción simultánea de viento y de la acción térmica.
- En general, no se considerará la acción simultánea de la carga de nieve y la sobrecarga de
uso salvo en zonas de alta montaña, en cuyo caso se estudiará para el proyecto concreto la
distribución espacial y la concomitancia de ambas acciones.
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2.5.1.2 Situaciones accidentales.
Las combinaciones de las distintas acciones consideradas en estas situaciones se realizarán de
acuerdo con el siguiente criterio:
dikikmkjk AQQGGimj
+⋅+⋅++ ∑∑∑>≥≥ 111
,,21,1,1,, * ψψ
donde:
Gk, j, G*k,m = Valores representativos de las acciones permanentes.
ψ1,1 Qk,1 = Valor frecuente de la acción variable dominante.
ψ2,1 Qk,i = Valores casi-permanentes de las acciones variables concomitantes con la
acción variable dominante y la acción accidental.
Ad = Valor característico de la acción accidental.
2.5.1.3 Situación sísmica
Las combinaciones de las distintas acciones consideradas en estas situaciones se realizarán de
acuerdo con el siguiente criterio:
Edkmkjk AQGGmj
+⋅++∑∑≥≥
1,1,2,,
11
* ψ
donde:
Gk, j, G*k,m = Valores representativos de las acciones permanentes.
ψ1,1 Qk,1 = Valor frecuente de la acción variable dominante.
AEd = Valor característico de la acción accidental.
2.5.2 Estados Límites de Servicio.
Las combinaciones de las distintas acciones consideradas en estas situaciones se realizarán de
acuerdo con los siguientes criterios:
• Combinación característica (poco probable o rara):
ikii
iQkQmkm
mGjkj
iG QQGG ,,01
,1,1,*,
1,,
1, * ⋅⋅+⋅+⋅+⋅ ∑∑∑
>≥≤
ψγγγγ
• Combinación frecuente:
ikii
iQkQjkm
mGjkj
jG QQGG ,,21
,1,1,11,*,
1,,
1, * ⋅⋅+⋅+⋅+⋅ ∑∑∑
>⋅
≥≤
ψγψγγγ
• Combinación casi-permanente:
ikii
iQmkm
mGjkj
jG QGG ,,21
,*,
1,,
1, * ⋅⋅+⋅+⋅ ∑∑∑
>≥≤
ψγγγ
Serán también de aplicación las prescripciones recogidas en el apartado 2.5.1.1.
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2.6 CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES
2.6.1 Materiales
2.6.1.1 Hormigón
• Resistencia a compresión
Se consideran las siguientes resistencias características en Mpa:
− Hormigón de limpieza y nivelación HL-150/B/20
− Hormigón en cimentación HA-30/B/20/IIa+Qa
− Hormigón en alzado de muros HA-30/B/20/IIa
• Módulo de elasticidad
Para tener en cuenta la variación del módulo de elasticidad con el tiempo se ha considerado la
siguiente expresión:
−
⋅= ts
cceEtE
281
28,)(
siendo:
Ec (t) Módulo de elasticidad en el instante t
Ec,28 Módulo de elasticidad a los 28 días
t Instante considerado, expresado en días, a partir de la fecha de hormigonado
s Parámetro función del tipo de cemento:
0,20 para cementos de alta resistencia con endurecimiento rápido
0,25 para cementos de resistencia normal con endurecimiento normal
0,38 para cementos con endurecimiento lento
Para Ec,28 se toma el valor:
328,
8000.10 +⋅=ckc
fE
con fck y Ec,28 en N/mm2
• Módulo de elasticidad transversal
Se define a partir de la siguiente expresión:
( )ν+⋅=
12
EG
siendo ν el coeficiente de Poisson (ν = 0,20)
• Coeficiente de dilatación térmica
Se considera un valor α = 1,0 x 10-5 º C-1.
• Recubrimientos
El valor nominal del recubrimiento, de acuerdo con el Artículo 37.2.4. de la Instrucción EHE,
será:
rrr minnom ∆+=
Para elementos in situ con nivel intenso de control de ejecución mmr 5=∆
Para elementos no prefabricados, ambiente IIa y hormigones de
resistencia inferior a 40 N/mm2 mmr 25min =
En piezas hormigonadas contra el terreno mmr 50min =
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Por tanto, el recubrimiento nominal de cada elemento será:
Elemento Rnom (mm)
Cimentación 60
Losas y estribos 35
• Requisitos de durabilidad
De acuerdo con el Artículo 37.3.2. de la Instrucción EHE, se deberán cumplir las siguientes
especificaciones para los diferentes ambientes:
Ambiente IIa Ambiente IIa+Qa
Máxima relación agua/cemento 0,60 0,50
Mínimo contenido de cemento hormigón armado (kg/m3) 275 325
2.6.1.2 Acero de armar
• Resistencia
Para todos los elementos se considera acero B 500 SD.
• Módulo de elasticidad
Se adopta un valor de 2 x 105 N/mm2.
2.6.1.3 Acero estructural
Características comunes a todos los aceros estructurales
Se consideran los siguientes valores:
- Módulo de elasticidad .............................................. Ea= 210.000 N/mm2
- Módulo de elasticidad transversal ............................ Ga= 81.000 N/mm2
- Coeficiente de Poisson ............................................. ν= 0,3
- Coeficiente de dilatación térmica............................. α= 12 x 10-6 [ºC] -6
- Densidad… .............................................................. ρ= 7.850 kg/m3
A efectos de cálculo, se idealiza el diagrama tensión-deformación, adoptando el
correspondiente a un material elastoplástico.
Los materiales empleados son los siguientes:
Chapas del tablero S275 J2G3
Resto de chapas y conectadores S355 J2G3
Perfiles S355 JR
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2.6.2 Niveles de control
El control de calidad de los elementos de hormigón armado abarca el control de materiales y el
control de la ejecución.
2.6.2.1 Control de materiales
El control de la calidad del hormigón y de sus materiales componentes, así como el control del
acero se efectuará según lo establecido en la “Instrucción de Hormigón Estructural, EHE”.
El fin del control es verificar que la obra terminada tienen las características de calidad
especificadas en el proyecto, que son las generales de la Instrucción EHE. La realización del
control se adecuará al nivel adoptado en el proyecto.
2.6.2.2 Control de la ejecución.
El control de la calidad de la ejecución de los elementos de hormigón se efectuará según lo
establecido en la “Instrucción de Hormigón Estructural, EHE”
Existen diferentes niveles de control. La realización del control se adecuará al nivel adoptado
para la elaboración del proyecto.
2.6.2.3 Niveles de control establecidos.
En el proyecto se adoptan los siguientes niveles de control según la definición de
EHE:
- Acero.
Todos los casos: Normal
- Hormigón
Todos los casos: Estadístico
- Ejecución
Todos los casos: Intenso
Corresponde a la Dirección de Obra la responsabilidad de la realización de los controles
anteriormente definidos.
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2.7 COMPROBACIONES RELATIVAS A LOS ESTADOS LÍMITE DE SERVICI O
2.7.1 Estado límite de deformaciones de la estructura
El límite considerado para la flecha correspondiente a la parte de las sobrecargas de la
combinación frecuente es L/1200 en pasarelas peatonales.
2.7.2 Estado límite vibraciones
Con el fin de controlar la respuesta dinámica de la pasarela frente a vibraciones producidas por
el movimiento de personas, se aplican los criterios recogidos en las Recomendaciones para el
Proyecto de Puentes Mixtos (RPX-95).
• Según la RPX-95 en pasarelas peatonales deberá cumplirse la siguiente limitación:
ψ⋅⋅⋅≤
kf
fy o
e 2080
donde:
ye flecha estática producida por el peatón de 750 N situado en el punto de máxima
deflexión, en m.
fo frecuencia principal de vibración, en Hz.
K valor de configuración.
ψ factor de respuesta dinámica.
2.7.3 Estado límite de deformaciones del alma
Según las Recomendaciones para el Proyecto de Puentes Metálicos (RPM), se ha de comprobar
que las deformaciones transversales no provoquen efectos no deseados debidos a la esbeltez de
las almas. Esto se consigue si se cumple la siguiente condición:
σ tensión máxima debido a la combinación frecuente de acciones.
τ tensión tangencial debida a la combinación frecuente de acciones.
σcr = εcr E tensión crítica de abolladura.
E límite elástico.
τcr tensión crítica de abolladura.
2.7.4 Estado límite de fisuración del hormigón
2.7.4.1 Aparición de fisuras por compresión
Bajo la combinación más desfavorable de acciones correspondiente a la fase en estudio, las
tensiones de compresión en el hormigón deben cumplir.
jckC f ,60,0≤σ
donde:
σc Tensión de compresión del hormigón en la situación de comprobación.
fck,j Valor supuesto en el proyecto para la resistencia característica a j días (edad del
hormigón en la fase considerada).
2.7.4.2 Estado Límite de Descompresión
Los cálculos relativos al Estado Límite de Descompresión consisten en la comprobación de
que, bajo la combinación de acciones correspondientes a la fase en estudio, no se alcanza la
descompresión del hormigón en ninguna fibra de la sección.
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2.7.4.3 Fisuración por tracción. Criterios de comprobación
La comprobación general del Estado Límite de Fisuración por tracción consiste en satisfacer la
siguiente inecuación:
Wk ≤ Wmáx
donde:
Wk Abertura característica de fisura.
Wmáx Abertura máxima de fisura definida en la tabla 5.1.1.2.
2.7.4.4 Valores máximos de la abertura de fisura
En elementos de hormigón armado, en ausencia de requerimientos específicos (estanqueidad,
etc.), y bajo la combinación de acciones cuasipermanentes, las máximas aberturas de fisura
para los distintos ambientes, se muestran en la tabla 5.1.1.2.
En elementos de hormigón pretensado, en ausencia de requerimientos específicos, y bajo la
combinación de acciones frecuentes, las máximas aberturas de fisura para los distintos
ambientes, serán las definidas en la tabla 5.1.1.2.
TABLA 5.1.1.2
Clase de exposición
Wmáx (mm)
Hormigón armado Hormigón pretensado
I 0,4 0,2
IIa, IIb, H 0,3 0,21
IIIa, IIIb, IV, F, Qa 0,2
Descompresión IIIc, Qb, Qc 0,1 1 Adicionalmente deberá comprobarse que las armaduras activas se encuentran en la zona
comprimida de la sección, bajo la combinación de acciones cuasipermanentes.