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UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL, ARQUITECTURA Y SISTEMAS
CURSO: PUENTES
PUENTE MAURO
CONFIGURACION ESTRUCTURAL
Diseño del puente Mauro consiste en un puente reticulado tipo Warren con montantes de
35.0m de luz entre ejes de apoyo, de doble vía de 7.20m de ancho y dos veredas de 0.60m,diseñados para carga viva HL-93. El tablero está compuesto por vigas transversales y losa de
concreto de f´c= 280 kg/cm2; el ancho del reticulado es de 8.80m entre eje plano de reticulado.
El acero usado para el reticulado es A709 Grado 345 o A-50, la soldadura es AWS E7018
La separación entre vigas transversales será de 3.75m
A.
DISEÑO DE LOSA
PREDIMENSIONAMIENTO
Espesor de losa
Losa que se comporta como una losa continúa longitudinalmente a lo largo del
puente apoyado sobre vigas secundarias (vigas transversales) metálicas cada 3.50m.
B.
CARGAS
Las cargas a emplear para el presente diseño será:Cargas permanentes
Carga Muerta (DC).
Carga muerta de superficie de rodadura (DW).
Para las cargas permanentes se utilizarán los siguientes pesos unitarios:
Acero estructural: 7850 Kg/m3
L: 35 m
S: 3130mm
Franjas de : 1.0 m
f'c del concreto: 280kg/cm2
f'c del concreto: 4200kg/cm2
t: t: 20 cm
easf . =2'' = 0.05m
(s +3000)/30
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Concreto armado: 2400 Kg/m3
Carpeta asfáltica: 2200 Kg/m3
Carga viva
Sismo (EQ) Carga de Impacto (IM)
Carga Vehicular (LL).
Carga Viva de Peatones (PL).
Cargas de viento (WS)
Nota: para esto tenemos que haber creado las materiales, definir los elementos y
asignarlas a cada elemento estructural. Como se puede apreciar en el croquis. Los
elementos empleados para el Puente Reticulado Warren
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Arriostre Superior
Arriostre Inferior
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Viga Transversal (Secundaria)
Viga Principal
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1.
Peso Propio y Cargas Muertas
El programa CSiBridge V15.0.1 considera automáticamente las cargas debidas al peso
propio de los elementos resistentes, se añadieron los pesos de los siguientes elementos,
como barandas, asfalto y veredas.
Carga de baranda y vereda (Tn/m)
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Carga de Asfalto (Tn/m)
2. Carga Viva (HL-93) y Carga Peatonal.
Camión de diseño HL-93 + Sobrecarga Distribuida
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Tándem de diseño+ Sobrecarga Distribuida
Sobrecarga distribuida
Se localizó el tren de carga para la carga móvil HL93 en 1 vía en los diferentes casos, y al
cual se ha considera el factor de presencia múltiple (FPM) y los factores de impacto
señalados en la norma. A continuación se presenta las líneas de carga colocados en el
CsiBridge para una vía.
Línea de tren de Carga
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3. Cargas Sísmicas
A efectos de calcular las fuerzas de diseño sísmico, se han considerado dos etapas. En la
primera, se ha determinado la fuerza lateral total, por medio del espectro de respuesta
y posteriormente los modos de vibración de
la estructura.
Se tomará las cargas sísmicas para las
direcciones XX e YY independientemente con
un incremento del 30% de la una en la otra.Por el reglamento se consideraron los
siguientes criterios de diseño sismo-
resistente
Carga Peatonal kg/cm2
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4.
Cargas de Viento:
Presión Horizontal del viento
La carga de viento se asumirá que está uniformemente distribuida sobre el área
expuesta al viento. Para puentes a más de 10 mts sobre el nivel del terreno o del agua,
la velocidad de diseño se deberá ajustar con:
Para nuestro caso tendremos:
10==160/ℎ
0=13.2/ℎ
0=0.07
=10.00
Reemplazando en la ecuación tendremos que
=2.50x(10/)xln(/0) =2.5(13.2)x(160160)xln(10/0.07) =163.7 /h;
Presión horizontal del viento
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Presión de viento sobre la estructura (Ws):
La carga total no se deberá tomar menor que 449 Kg/m en el plano de un cordón a
barlomento ni 224 kg/m en el plano de un cordón a sotavento de un componente
reticulado. A continuación se muestra las cargas en barlomento y sotavento, las cuales
se ha transformado a cargas puntuales (Tn).
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Combinaciones de Cargas
En cuanto a las combinaciones de carga se utilizó el propuesto por nuestra norma de
puentes, así como todas las combinaciones generadas automáticamente por el
programa (Combinaciones por Resistencia, Eventos extremos y Por Servicios):
TABLA 1. Combinaciones de Carga y Factores de Carga.
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TABLA 2. Factores de carga para Cargas Permanentes, ɣp
Se tomará para el diseño los esfuerzos más críticos.
Σ = (0.951.051.05)........ ( )
a.
Resistencia I:
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b.
Resistencia II:
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Así como se observa se realizaron las combinaciones para Resistencia III, IV, V y VI;
Evento Extremo I y II; y Servicio I, II y III; para todas las combinaciones se analizó la
envolvente de los casos más críticos ara el diseño integral de la estructura.
5.
Resultados del análisis para los diferentes estados de cargaSegún el reglamento AASHTO LRFD, Los puentes se deberían diseñarse de manera de
evitar los efectos estructurales o psicológicos indeseados que provocan las
deformaciones (control de vibraciones).
En el Art. 2.5.2.6.2 (Criterios para la Deflexión), menciona que en ausencia de otros
criterios, para las construcciones de puentes de acero, aluminio y/u hormigón se pueden
considerar los siguientes límites de deflexión:
Carga vehicular, general..................... Longitud/800 : 35000/800 = 43.75
Cargas vehiculares y/o peatonales..... Longitud/1000 : 35000/1000 = 35
Carga vehicular sobre voladizos......... Longitud/300, y : 35000/300 = 116.67
Cargas vehiculares y/o peatonales sobre voladizos..... Longitud/375: 35000/375 =93.33
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A.
Deformaciones máximas para muerta. cm)
B.
Deformaciones máximas para baranda y vereda. cm)
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C.
Deformaciones máximas para asfalto. cm)
D.
Deformaciones máximas para Camión de diseño y tándem de diseño. cm)
El análisis a tomar será la combinación más extrema de los dos camiones e incluyendo
la carga de impacto.
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E.
Deformaciones máximas para peatonal. cm)
F.
Deformaciones máximas producto de los sismos en la dirección XX. cm)
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G.
Deformaciones máximas producto de los sismos en la dirección YY. cm)
H.
Deformaciones máximas producto de la envolvente de cargas. cm)
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LA CONTRAFLECHA: Se proveerá con-traflechas iguales a la suma de la flecha de las
cargas muertas más la mitad de las cargas vivas. De este modo cuando el puente está
sometido a la máxima sobrecarga su flecha será la correspondiente a la mitad de las
cargas vivas. La con-traflecha será de 1.63 cm + 0.758 cm = 2.3879 cm, usaremos 73mm.
6. Resultados de diseño de la losa armada
a. Momentos flectores
Del modelo realizado en CSBRIDGE, se obtuvo los diagramas de momentos flectores
a lo largo de las vigas transversales, que representa el comportamiento a flexión de
la losa, en franjas de 1.0 mts de ancho.
Puede distinguirse que los tramos extremos tienen mayores momentos flectores
positivos en el centro de luz y mayor momento negativo en el primer apoyo interior,
que los demás tramos interiores.A continuación se presentará los valores de momentos hallados con el programa
CSBRIDGE.
Momentos longitudinales en los tramos extremos de la losa:
Momentos positivos:
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Momento negativo:
Momentos longitudinales en los tramos centrales de la losa:
Momentos positivos
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Momentos Negativos
Momentos en Voladizo en vereda:
Momentos Positivos
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Momentos Negativo
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DISEÑO DE LOS CON CERO PRINCIP L P R LELO L TR FICO
DATOS:
f'c del concreto : 280 kg/cm2
Fy : 4200 kg/cm2
Ø : 0.9
b :100 cm
Recubrimiento : 2.50 cm
Espesor losa : 20 cm
β : 0.85
S : 3.50 m
S libre : 3130 mm
Espesor vereda : 15 cm
MOMENTOS OBTENIDOS DEL CSIBRIDGE:
extremos de puente Parte central del puente Vereda
Refuerzo Paralelo Refuerzo Paralelo Refuerzo Volado
M+(Tn-m/m) M - (Tn-m/m) M+(Tn-m/m) M-(Tn-m/m) M+(Tn-m/m) M-(Tn-m/m)
Momentos 11.184655 7.445014 12.463743 8.531236 3.326577 5.478043
d (cm) 16.545 16.545 16.545 16.545 16.545 16.545
a (cm) 3.533 2.254 4.001 2.614 11.865 11.545
As (cm2) 20.022 12.775 22.67 14.811 1.39 2.482
ρ 0.0121 0.0077 0.0137 0.009 7.879 14.065
ρ balanc. 0.0289 0.0289 0.0289 0.0289 0.0289 0.0289
ρ mínimo 0.0032 0.0032 0.0032 0.0032 0.0032 0.0032
ρ máximo 0.0217 0.0217 0.0217 0.0217 0.0217 0.0217
ok ok ok ok ok ok
As (cm) final 20.022 12.775 22.67 14.811 7.879 14.065
Ø (Acero) 5/8'' + 3/4'' 5/8'' + 1/2'' 5/8'' + 3/4'' 5/8'' + 1/2'' 5/8'' 3/4''
@(cm) 24.12 25.44 21.31 21.94 25.13 20.26
redon. (cm) 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00 20.00
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refuerzo perpendicular
Positivo Negativo
porcentaje 0.56 0.56
0.50 0.50
s (cm2) 10.011 6.387
As (cm2)min.
5.273 5.273
ok ok
As (cm2)
max
10.011 6.387
3/4'' 5/8''
28.47 31.00
25.00 30.00
Refuerzo de temperatura
As (cm2)min
3.782 3.68
3/8'' 3/8''
18.77 19.29
17.50 17.50