diseÑo de puente mixto

_____________________________________________________________________________ INGENIERO:

JULIO ALMAGRO HUAMAN ITURBE

I.- DISEÑO ESTRUCTURAL DE UN PUENTE MIXTO

El puente que se va a proyectar es un puente mixto de dos tramos continuos, conformado

por vigas metálicas en la cual se apoyarán una losa de concreto armado a continuación

vamos a describir las características de la elección del tipo de puente.

ELECCIÓN DEL TIPO DE ESTRUCTURA.

Luego de realizar el análisis respectivo, el tipo de puente ha seleccionar será del tipo

mixto, las características del puente a proyectar son las siguientes.

Por el material a utilizar: será de acero estructural, concreto y acero de construcción.

Por la posición del tablero: tablero superior

Por la carga a la que será sometida: vehicular

Por su fijeza: fijo

Por su planimetría: recto

Por su duración: definitivo

Por la gradiente de la calzada: de simpleza horizontal

Por su finalidad: carretero

Por su sección transversal: la superestructura será compuesta de dos materiales: acero

y concreto armado

Por su sistema constructiva: vigas metálicas prefabricas, la plataforma vaciada in-situ,

los estribos y cámaras de anclaje vaciadas in-situ

DISEÑO DE LOSA of 11

I DISEÑO DE LOSA

I.1 GENERALIDADES :

El diseño de la losa del puente se realizará en concreto armado, la cual estará apoyada en vigas

metálicas, la losa se diseñará para un camión HS 20 de la norma AASHTO ESTÁNDAR.

I.2 PREDIMENSIONAMIENTO :

A continuación presentamos la geometría que tendrá las sección del puente, apartir de la cual se

realizará el predimensionamiento.

El peralte mínimo que nos recomienda la AASHTO es:

S = 2.05 m = 6.72 pies

Donde:

e = Espesor de la losa

S = Luz entre ejes de vigas, en pies

Reemplando datos tenemos:

e = 0.17 m

30

10

Se

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INGENIERO :

JULIO ALMAGRO HUAMAN ITURBEDISEÑO DE LOSA of 11

III.7.1.3 DISEÑO DE TRAMO INTERIOR :

A) METRADO DE CARGAS :

Peso propio de la losa: 0.17 m x 1.00 m x 2.40 t/m³ = 0.41 t/m

W D = 0.41 t/m

Carga de Neumático más pesado = P = 7.26 t

Carga de Neumático Delantero = P' = 1.81 t

B) COEFICIENTE DE IMPACTO :

L = S = 6.72 pies

Donde:

I : Coeficiente de Impacto (máximo 30%) = 0.30

L: Longitud cargada en pies.

Reemplando datos tenemos:

I = 0.38 ≥ 0.30; Tomar 0.30

C) CALCULOS DE MOMENTOS FLECTORES :

C.1) Por Carga Permanente :

Los momentos positivo y negativos tendrán el mismo valor:

Datos:

W D = 0.41 t/m

S = 2.05 m

( ±) M D = 0.17 t-m

125

50

LI

10)(

2SWM D

D

__________________________________________________________________________________________________________________

INGENIERO :


C.2) Por el Camión de Diseño (HS 20) :

Cuando la losa tiene la armadura principal transversal al tráfico, la AASHTO nos da la siguiente

expresión:

Datos:

P = 7.26 t

S = 2.05 m

( ±) M L = 1.98 t-m

C.3) Por Impacto:

Se considera un porcentaje de la carga vehícular, esté porcentaje es el coeficiente de impacto.

M I = 0.3xM L

( ±) M I = 0.59 t-m

D) VERIFICACION DE LA LOSA :

La losa se diseñara para una resistencia de concreto y una fluencia de acero de:

f'c = 210 kg/cm²

fy = 4200 kg/cm²

D.1) Peralte requerido por servicio :

Momento de servicio:

M = M D + M L + M I = 2.74 t-m

Donde:

Fc = Esfuerzo de Admisible del concreto : 0.45 f'c = 94.50 kg/cm²

Fs = Esfuerzo de Admisible del Acero : 0.4 f'c =

Ec = Módulo de elasticidad del concreto : 15000 √f'c =

Es = Módulo de elasticidad del acero : 29000 ksi =

M = Momento de servicio : 2.74 t-m

b = Base de la sección ( losa): 100 cm

Reemplazando valores:

r = 17.78

n = 9.38 d min = 13.78 cm

k = 0.345

j = 0.885

Espesor calculado :

e = 17 cm Se utilizará un recubrimiento en la parte superior de: 4.00 cm

d = 13.00 cm

Verificamos :

d ≤ dmin; cambiar sección

217370.65 kg/cm²

2038934.90 kg/cm²

1680.00 kg/cm²

kjbF

Md

C

2min

fc

fsr

rn

nk

Ec

Esn

31

kj

PS

M L

75.9

61.0

__________________________________________________________________________________________________________________

INGENIERO :


Entonces Utilizaremos el siguiente espesor:

e = 20 cm

d = 16.00 cm

Nuevo metrado de cargas:


W D = 0.48 t/m

Calculo de nuevo momento:

Datos:

W D = 0.48 t/m

S = 2.05 m

( ±) M D = 0.20 t-m

Momento de servicio:

M = M D + M L + M I = 2.77 t-m

Peralte Mínimo:

d min = 13.86 cm

d ≥ dmin; Cumple

E) DISEÑO POR ROTURA :

E.1) Diseño por flexión :

Datos:

M D = 0.20 t-m

M L = 1.98 t-m

M I = 0.59 t-m

Mu = 5.84 t-m

Momento resistente del concreto:

Datos:

ø = 0.9

k = 54.35 kg/cm²

b = 100 cm

d = 16.00 cm

øMn = 12.52 t-m

øMn ≥ Mu; → Ok ( La sección es simplemente armada)

E.2) Diseño por cortante :

El cálculo del corte crítico se realizará en la cara del apoyo ( cara de las vigas)

Por carga muerta

Datos:

W D = 0.48 t/m

S = 2.05 m

VD = 0.49 t/m

10)(

2SWM D

D

ILD MMMMu 67.13.1

22

'59.01 kbdbd

cf

fyfyMn

2

* SWV D

D

__________________________________________________________________________________________________________________

INGENIERO :


Por sobrecarga vehicular

Sí S > 2m → E = 0.4S + 1.125 S = 2.05 m

E = 1.95 m

Carga que transmite el neumático a una franja de 1m de ancho

7.26 t

1.95 m

Las reacciones se tomarán con respecto a las caras de los patines de la viga

3.73 t/m x 1.35 m

V I = 0.3V L = 0.89 t/m

Corte factorizado: Datos:

V D = 0.49 t/m

V L = 2.96 t/m

V I = 0.89 t/m

Vu = 8.99 t-m

Corte que resiste el concreto: Datos:

ø = 0.8

f'c = 210 kg/cm²

b = 100 cm

øVc = 9.83 t-m d = 16 cm

øVc ≥ Vu; → Ok

= 3.73 t/m

1.70R L = V L = = 2.96 t/m

E

P

ILD VVVVu 67.13.1

bdcfVc '53.0

__________________________________________________________________________________________________________________

INGENIERO :


E.3) Diseño de acero :

Espesor (e) = 20.00 cm ø = 0.90

Recubrimiento = 4.00 cm fy

= 1.99 cm² 5/8 pulg f'c

d = 16.00 cm Mu

b = 100 cm

Fórmulas a utilizar:

→ →

ω = 0.1308

ρ = 0.0065 As min = As ct = 0.0018*b*d

As As min = 2.88 cm²

Espaciamiento de acero (S)

1.99 cm² x 100.0 cm

Nota :

El acero calculado es tanto para la parte positiva como negativa, ya que se tiene los mismos

momentos.

Acero de Repartición

L = 2.05 m

A S rep = 0.85As > 0.67A S As

A S rep = 7.01 cm²


1.29 cm² x 100.0 cm

Área de Acero = 210 kg/cm²

Area de acero mínimo

= 5.84 t-m/m

Area de varilla x Ancho de la franja de diseño

Area calculada

S = = 18.41 cm

= 4200 kg/cm²

S = = 19.02 cm → 1 ø 5/8" @ 0.2010.46 cm²

= 10.46 cm²

S =

→ 1 ø 1/2" @ 0.187.01 cm²

= 10.46 cm²

S =Area de varilla x Ancho de la franja de diseño

Area calculada

dbAs **

2**'*

*7.17225.085.0

dbcf

Mu

fy

cf '

SSSrep AxAL

A 67.0121

__________________________________________________________________________________________________________________

INGENIERO :


III.7.1.4 DISEÑO DE TRAMO EN VOLADIZO :

1150

Hallando el valor de "X"

X = 1.525 - 1.15

X = 0.375 m

A) CALCULOS DE MOMENTOS FLECTORES :

a) Cálculo de Momento Por Carga Permanente :

Sección Carga (t/m) Brazo (m) Momento (t-m)

1 0.48 1.125 0.54

2 0.012 0.708 0.01

3 0.48 0.4625 0.22

Baranda 0.100 1.425 0.14

1.072 0.91

Para refuerzo perpendicular al tráfico el ancho efectivo será:

E = 0.8X+1.143

E = 1.443 m

b) Cálculo de Momento Por El Camión de Diseño ( HS 20) :

P = 7.26 t

M L = 1.89 t-m

c) Cálculo de Momento Por Impacto :

M I = 0.3xM L

M I = 0.57 t-m

D) DISEÑO POR ROTURA :

Diseño por flexión :

Datos:

M D = 0.91 t-m

M L = 1.89 t-m

M I = 0.57 t-m

Mu = 6.52 t-m

-----------------------

Total

Dimensiones

0.2*1*2.4

(0.05*0.2)/2*2.4

0.2*1*2.4

E

PXM L

ILD MMMMu 67.13.1

__________________________________________________________________________________________________________________

INGENIERO :



Datos:

ø = 0.9

k = 54.35 kg/cm²

b = 100 cm

d = 16 cm

øMn = 12.52 t-m


E) COMPARACION DE MOMENTOS NEGATIVOS

Momento en el tramo interior : 5.84 t-m

Momento en el tramo en voladizo : 6.52 t-m

negativos de la losa consideraremos el momento mayor.

Espesor (e) = 20.00 cm ø = 0.90


= 1.99 cm² 5/8 pulg f'c

d = 16.00 cm Mu

b = 100 cm


→ →

ω = 0.1476

ρ = 0.0074 As min = As ct = 0.0018*b*d



1.99 cm² x 100.0 cm

Acero mínimo:

Datos:

fy = 4200 kg/cm²

b = 100 cm

As min = 5.33 cm² d = 16 cm

Acero de Repartición

L = 0.925 m

A S rep = 1.26As > 0.67A S As

A S rep = 7.91 cm² > As min = As ct

= 11.81 cm²

Area de acero mínimo

= 11.81 cm²


Area calculada

S = = 16.86 cm → 1 ø 5/8" @ 0.1711.81 cm²

Como podemos darnos cuenta, hay una aproximación en ambos momentos debido al dimensiona-

miento y la ubicación de la viga longitudinal; para el diseño referente al diseño de los momentos

= 4200 kg/cm²


= 6.52 t-m/m

22

'59.01 kbdbd

cf

fyfyMn

dbAs **

2**'*

*7.17225.085.0

dbcf

Mu

fy

cf '

SSSrep AxAL

A 67.0121

fy

bdAs 14min

__________________________________________________________________________________________________________________

INGENIERO :



1.29 cm² x 100.0 cm

III.7.1.5 DISEÑO DE LA ACERA :

A) METRADO DE CARGAS :


Peso propio Baranda: = 0.10 t/m

W D = 0.58 t/m

Según la norma AASHTO se considera una carga viva W L = 0.40 t/m

B) CALCULOS DE MOMENTOS FLECTORES :

B.1) Por Carga Permanente :

Datos:

W D = 0.58 t/m

S = 0.60 m

M D = 0.10 t-m

B.2) Por Carga Viva :

Datos:

W D = 0.40 t/m

S = 0.60 m

M D = 0.07 t-m

C) DISEÑO POR ROTURA :

Datos:

M D = 0.10 t-m

M L = 0.07 t-m

Mu = 0.28 t-m


Area calculada

S = = 16.31 cm → 1 ø 1/2" @ 0.177.91 cm²

2

2SWM D

D

2

2SWM L

L

LD MMMu 8.15.1

__________________________________________________________________________________________________________________

INGENIERO :



Datos:

ø = 0.9

k = 54.35 kg/cm²

b = 100 cm

d = 16.00 cm

øMn = 12.52 t-m


Espesor (e) = 20.00 cm ø = 0.90


= 0.71 cm² 3/8 pulg f'c

d = 16.00 cm Mu

b = 100 cm


→ →

Area de acero mínimo y temperatura

ω = 0.0058

ρ = 0.0003 As min = As ct = 0.0018*b*d



0.71 cm² x 100.0 cmS = = 24.65 cm → 1 ø 3/8" @ 0.25

2.88 cm²

= 4200 kg/cm²


= 0.28 t-m/m

= 0.46 cm²


Area calculada

22

'59.01 kbdbd

cf

fyfyMn

dbAs **

2**'*

*7.17225.085.0

dbcf

Mu

fy

cf '

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INGENIERO :


ING: JULIO HUAMAN ITURBE

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