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DISEO DE LA SUPERESTRUCTURASistema de cargas por norma SCT-IMT-66.5Para el sistema de piso se propone una serie de vigas presforzadas de cajn tipo 200x160 segn especificaciones AASHTO, utilizando el propio patn de las vigas en combinacin con un firme como piso, eliminando as la necesidad de losetas precoladas. DETALLE TRABE DE CAJON 200/160
De esta manera se proyecta un ancho total de 16 metros y un ancho de calzada de 15.20, lo cual permite una distribucin vial de 4 carriles (2 en cada sentido) de 3.5 metros, con acotamientos de 0.2 metros a cada lado y espacio para una faja separadora de 0.40 metros.
GEOMETRIA:Propiedades seccin aisladaPropiedades seccin compuesta
A a=0.675m2A c=1.015m2
I a=0.2477m4I c=0.3902m4
Yi a=0.865mYi c=1.1383m
Ys a=0.735mYs c=0.4617m
Si a=0.2864m3Si c=0.3428m3
Ss a=0.337m3Ss c=0.8451m3
ANALISIS DE CARGASEspesor de losa
Cargas muertasLongitud Mxima de claro (L)= 30mCarga Viva= IMT-66.5 en 4 bandas de transito
Ancho (m)Espesor (m)Peso CM (kg/m)Mcm (kgm)Vcm(kg)
Trabe1600160018000024000
Losa2.000.1824008649720012960
Parapeto0.5250125140631875
Carpeta2.000.052200220247503300
280931601342135
Cargas vivasSegn la norma SCT IMT-66.5 el momento mximo y el cortante mximo por carril son:M=340000 kgmV=57500 kgFactor de distribucin transversalFC=0.675Impacto por carga viva
Elementos mecnicos por carga viva
Diseo de losaCarga muerta
Carga vivaPara la carga viva se consideraran las formulas y recomendaciones ASSHTO para una carga por rueda del tipo HS-20
Datos:Para un camin HS-20A= 3.95mP= 7257 kgFI=1.22
Acero de refuerzo para la losa
Datos:fs= 2000 kg/cm2=20000000 kg/m2j= 0.9d= 0.18 m
VarillaArea (cm2)Numero de varillas (As/A)Separacin (1metro/#varillas)
Se proponen Varillas del #7 a cada 50 cm
#41.2250.20 m
#51.9330.33 m
#62.8420.50 m
#73.8720.50 m
#85.0311.00 m
Acero de presfuerzoEsfuerzos en el acero
PresfuerzoResistencia ultima a tensin del acero de presfuerzofrs=19000kg/cm2
Resistencia a la fluenciafry=16200kg/cm2
Se propone utilizar torones de relajacin de 1/2 de dimetro, concreto fc=350 kg/cm2 y un concreto fc=250 kg/cm2 en la losa.Fuerza inicial de presfuerzofc=350 kg/cm2
Datos:Yia=86.5cme=7.5cme=Yia-e=86.5cm-7.5cm=79cm
Fuerza inicial de presfuerzo
P=468282.5 kgMomento debido a peso propio y losa (M1)=27720000 kg*cmMomento debido a carpeta asfltica y CV (M2)=37881300 kg*cmSia=286400 cmSic=342800 cmAa=6750 cm2
Numero de Torones
Suponemos perdidas del 25%
Por geometra, facilidad de distribucin y seguridad consideramos que el nmero de torones ser de 50 por tanto los distribuimos en 4 camas con la siguiente geometra.
Centroide de presfuerzo
Revisin de prdidas en el presfuerzo.Acortamiento elstico del concreto:
Donde:frs= 19000 kg/cm2c= 2400 kg/cm3fc= 350 kg/cm2
Tensado de torones
Donde:Mpp= 13230000 KgcmYia= 86.5 cmAa= 6750 cm2Ia= 24770000 cm4e= 74.8 cm
Escurrimiento plstico del concreto
Donde:Mlosa= 13230000 kg*cmMpar/guar= 5282813 kg*cmIa= 24770000 cm4e= 74.8 cm
Contraccin por fraguado
Donde:R=0.5Es=Modulo de Elasticidad del concreto (2000000 kg/cm2)
Relajacin del acero de presfuerzo
Prdidas totalesAcortamiento elstico del concreto:1597 kg/cm2
Escurrimiento plstico del concreto:2648 kg/cm2
Contraccin por fraguado200 kg/cm2
Relajacin del acero de presfuerzo192 kg/cm2Esfuerzo en el acero14630 kg/cm2
4636 kg/cm2Prdidas totales4636 kg/cm2
9994 kg/cm2
%perdidas=24.4% lo que est dentro del margen inicial considerado de 25%
Fuerza proporcionada a la trabe por el presfuerzo:F= 9995 kg/cm2P= 499690 kg
Esfuerzos por el preesfuerzo:
Donde:P= 468282.5 kgAa= 6750 cm2e= 74.8 cmSia= 286400 cm3Ssa= 337000 cm3
Revisin de esfuerzos en la trabe al centro del claro:Fs (T/m2)AcumuladoFi (T/m2)Acumulado
Peso propio727.00-855.45
Presfuerzo-368.82358.182045.341189.89
Losa392.58750.16-461.94727.95
Cargas de servicio62.51813.27-154.11573.84
Carga viva308.911122.19-761.56-187.72
Esfuerzos permisiblesConcreto fc=350 kg/cm2
Revisin de resistencia a flexinMomento resistente ltimo
Momento actuante
Mu