01- SUPERESTRUCTURA

MEMORIA DE CALCULO SUPERESTRUCTURA

CONSTRUCCION PUENTE VEHICULAR LLULLUCHANI

Peso propio:

Se ha considerado como peso específico de los materiales los siguientes valores: Hormigón armado: 2400 kg/m3, Tierra: 1800 kg/m3

Carga de vehículos:

Se ha considerado en el diseño el vehículo HS-20-44 como tren de cargas y carga equivalente; determinándose que la carga de vehículo mas critico es del tren de cargas.

Mayoración de cargas:

Según la normativa adoptada, para la mayoración de cargas para el estado de rotura se emplea la siguiente combinación:

Mu= 1.3*( Mcm + 1.67*Mcv)

MODELACIÓN DE LA SUPERESTRUCTURA.

El modelo empleado para el análisis de la superestructura es una viga simplemente apoyada considerando los factores de distribución de carga de acuerdo a norma.

DESCRIPCIÓN.

El análisis y diseño del puente ha sido ejecutado considerando tres partes del puente, la superestructura en su análisis longitudinal y transversal, la infraestructura.

La presente memoria resume el análisis y diseño del puente en estudio de un tramo simplemente apoyado de 17.60 m de luz.

La superestructura ha sido diseñada con dos vigas prefabricadas , losa de circulación de 18 cm de espesor y 2 cm de capa de rodadura. La superestructura tendrá 1 tramo de 17.60 m de longitud total y ancho de vía de 4.00 m.

MATERIALES.

Los materiales utilizados principalmente en el proyecto son:

• Hormigón tipo P de alta resistencia 35 MPa de resistencia cilíndrica característica a los 28 días, a utilizarse en la viga.

• Hormigón tipo A de 21 MPa de resistencia cilíndrica característica a los 28 días, a utilizarse en la losa, diafragmas, columnas, estribos, aleros.

• Acero de pretensado GRADO 270 KSI ASINDAR.

• Acero estructural de refuerzo a utilizar en todas las estructuras con un límite de fluencia mínimo de 420 MPa.

• Apoyo de neopreno compuesto con una dureza mínima de 60 y con refuerzo de chapas de acero con un mínimo de 240 MPa de límite de fluencia.

NORMAS DE CÁLCULO.

En nuestro país esta en vigencia la norma AASHTO 2002 estándar para el diseño geométrico de caminos y AASHTO 1996 de estructuras, debiendo utilizarse la misma; en nuestro caso, tanto para cargas sobre los puentes como para el dimencionamiento de los elementos estructurales de todos los materiales.

CARGAS.

De acuerdo a la normativa adoptada AASHTO 1996 las cargas aplicadas son las siguientes:



1.- DATOS Y CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL PUENTE

Luz de puente en su eje: L= 17.0 [m]

Longitud de viga: L= 17.6 [m]

Separación de postes: S= 1.95 [m]

Angulo de esviaje: β= 24.0 grados

Luz de calculo del puente: L= 17.0 [m]

Ancho de calzada para UNA vía de trafico: A= 4.0 [m]

Ancho del estribo considerando el ángulo de esviaje A'= 0.0 [m]

Ancho de la acera : Ac= 0.65 [m]

Camión tipo: HS20-44

Resistencia característica del hormigón de la Superestructura: f'cl= 210.0 [Kg/cm²]

Resistencia característica del hormigón de la Viga: f'cv= 350.0 [Kg/cm²]

Resistencia a la fluencia del acero: f'y= 4200.0 [Kg/cm²]

Peso especifico del hormigón: γHº= 2400.0 [Kg/m³]

Peso especifico de la capa de rodadura:de Hormigon γCR= 2400.0 [Kg/m³]

Coeficientes: Ø= 0.9 Para flexión

β= 0.85

Ø= 0.85 Para corte

2.- DIMENSIONAMIENTO DE BARANDADO

F1= 2.25 Kg/cm b= 15 cm

F2= 1.5 Kg/cm h1= 13 cm

F3= 4.5 Kg/cm r= 2 cm

2.1.- Dimencionamiento de la baranda superior

qb1= 0.47 Kg/cm Carga horizontal As= 0.000 cm2

qb2= 0.47 Kg/cm Carga vertical δ cal= 0.000

δ bal= 0.019

qu= 4.88 Kg/cm ADOPTADO δmin= 0.003 ADOPTADO

qu= 3.86 Kg/cm As(adop): 0.550 cm² 1 Ø 10

Mu= 1.857 Kg/cm 4 Ø 10 Por construcción



2.2.- Dimencionamiento de la baranda inferior

qu= 9.77 [Kg/cm] As= 0.0001 cm2

qu= 0.61 [Kg/cm] δcal= 0.000

Mu= 3.71 Kg.cm δbal= 0.019

δmin= 0.003

As(adop): 0.550 cm² 2 Ø 10

4 Ø 10 Por construcción

2.3.- Verificación a Cortante

La fuerza de corte Ultima es: Vu= 9.53 Kg

Vc= 1267.27 Kg

De los dos resultado se define que: Vc > Vu ; caso(1) La cortante es absorvido por el concreto

Ø= 6.00 mm

Av= 0.57 cm²

S= -20.80 cm

S= 15.00 cm

Esfuerzo de corte absorbido por acero: Vs= 1741.70 Kg

Esfuerzo de corte absorbido por acero y concreto: ØVn= 2557.62 Kg

Condición que debe cumplir: Cumple!!

Ø 6 C/15 Por construcción

3.- DIMENCIONAMIENTO DE POSTES

ba(ancho)= 20 cm

b1= 15 cm

b2= 5 cm qb1= 0.468 Kg/cm

bm= 20 cm qb2= 0.468 Kg/cm

h1= 13 cm F1= 2.250 Kg/cm

d1= 15 cm F2= 1.500 Kg/cm

d2= 32 cm F3= 4.500 Kg/cm

d3= 30 cm

d4= 3 cm

Hp= 91 cm

Fuerzas actuantes

dbf'0.53V CC

Un VφV



Momento de diseño

TIPO F BRAZO Mcm Mcv Mu= 153526.21 Kg.cm

[Kg] [cm] [Kg.cm] [Kg.cm] ρcal= 0.007

F1 438.75 81.50 - 35758.13 ρmin= 0.003

F2 292.50 2.50 - 731.25 As= 2.54 cm²

F3 877.50 38.50 - 33783.75 2 Ø 12

qb1 0.91 2.50 2.28 -

qb2 0.91 2.50 2.28 -

qp1 76.44 8.81 673.40 -

qp2 3.60 17.50 63.00 -

SUMA TOTAL 740.96 70273.13

3.1.- Verificación por corte

Vcv= 13.16 Kg

Vcm= 0 Kg

Vu= 28.575788 Kg

Vc= 2688.1504 Kg

De los dos resultado se define que: Vc > Vu ; caso(1) La cortante es absorvido por el concreto

Ø= 6.00 mm

Av= 0.57 cm²

S= -15.66 cm

S= 15.00 cm





4.- DISEÑO DE LA ACERA

e acera= 15 cm La libre acera= 45 cm

A ancho= 65 cm q1=P sobrecarga= 415 Kg/m²

B bordillo= 20 cm

Momento de diseño respecto al punto "B" de la grafica anterior:

Un VφV



TIPO F BRAZO Mcm Mcv Mu= 24046.921 Kg.cm/m

[Kg] [cm] [Kg.cm] [Kg.cm] ρcal= 0.0004

q1 269.75 12.50 - 3371.88 ρmin= 0.003

qb1 93.6 32.50 3042.00 - As= 4.00 cm²

qb2 93.6 32.50 3042.00 - Ad= 2.68 cm²

qp1 76.44 38.81 2966.60 -

qp2 3.6 47.50 171.00 -

P1 162 22.50 3645.00 -

SUMA TOTAL 12866.60 3371.88

DESCRIPCION As ø area Nº barra Sep [cm] Sep [cm] Disposicion

[cm2] [mm] [cm2] Canculado Calculado Adoptado de armadura

Acero(+) por flexion 4.00 10.00 0.79 5.06 19.75 17.00 ø 10C/17

Acero(+) de distribucion 2.68 10.00 0.79 3.39 13.26 15.00 ø 10C/15

5.- DETERMINACIÓN DE LA FRACCIÓN DE CARGA Y ESPACIAMIENTO ENTRE VIGAS

fi=0,469*S [1] Resolviendo las ((4)) ecuaciones se tiene: S= 2.87 m

fe=fi [2] 0 S= 2.40 m

fe=(s+1)/s [3] haciendo M=0 en apoyo Remplazando [S] en [4] se tiene: a= 0.80 m

2a+s=4 [4]

Remplazando [1] en [2] e igualando en la ecuación [5] se tiene: S= 2.40 m

a= 0.80 m

6.- DISEÑO DEL BORDILLO

B bordillo= 20 cm

e pavimento= 2 cm

H de choque= 25 cm

t= 18 cm

Xi= 0 cm

q2= 750 Kg/m

b= 100 cm

X= 0 cm

b= 100 cm

r= 2.5 cm

Sección del bordillo

b= 20 cm

h= 43 cm

r= 2.5 cm



Momento torsor respecto al punto "C"

Mu=Tu 74657.57 Kg.cm/m

TIPO F BRAZO Mcm Mcv θ= 45 º

[Kg] [cm] [Kg.cm] [Kg.cm] Tcrit= 7953.3046 Kg.cm/m

q2 750.00 27.00 - 20250.00 tomar en cuenta la torción

qb1 93.60 52.50 4914.00 - Ao= 484.50 cm²

qb2 93.60 52.50 4914.00 - Ø= 10.00 mm

qp1 76.44 58.81 4495.40 - s= 17.00 cm

qp2 3.60 67.50 243.00 - At/s= 0.04

P1 162.00 42.50 6885.00 - ØTn= 145088.4 Kg.cm/m

P2 216.00 10.00 2160.00 - Cumple!!

SUMA TOTAL 23611.40 20250.00 Al= 4.45 cm²

DESCRIPCION ø area Nº barra Nº barra SEP [cm] SEP [cm] Disposicion

[mm] [cm2] Canculado Adoptado Calculado Adoptado de armadura

Acero(+) por corte 0.00 10 0.8 0.0 - 17.00 ø 10C/17

Acero(+) longitudinal 4.45 12 1.1 3.9 4.00 - 4 ø 12

Armadura de piel - 10 0.0 0.0 0.00 20.00 ø 10C/20

7.- DISEÑO DE LA LOSA EXTERIOR

Momento torsor respecto al punto "D" t = 18.00 cm

TIPO F BRAZO Mcm Mcv E= 1.14 m

[Kg] [cm] [Kg.cm] [Kg.cm] P20= 7265.00 Kg HS 20-44

P 6372.8 0.0 - 0.0 I= 0.30

I - - - 0.0

qb1 46.8 82.5 3861.0 - Mu= 118643.3 Kg.cm/m

qb2 46.8 82.5 3861.0 - ρcal= 0.001

qp1 76.4 88.8 6788.6 - ρmin= 0.003

qp2 3.6 97.5 351.0 - As= 4.967 cm²

P1 162.0 72.5 11745.0 - Ad= 3.328 cm²

P2 216.0 40.0 8640.0 -

P3 14.4 15.0 216.0 -

P4 129.6 15.0 1944.0 -

SUMA TOTAL 37406.6 32250.0

DESCRIPCION As ø area Nº barra Sep[cm] SEP [cm] Disposicion


Acero(+) 4.97 12 1.13 4.40 22.75 12.00 ø 12C/12 ***Acero(+) de Distribucion 3.33 10 0.79 4.21 18.99 18.00 ø 10C/18

NOTA

TuφTn



8.- DISEÑO DE LA LOSA INTERIOR

ALA: 100 cm

t= 18 cm²

S= 240 cm

Lc= 140 cm

b= 100 cm

r= 2.5 cm

Mcm= 9408.00 Kg.cm/m ρcal= 0.0055

Mv= 149770.8 ρmin= 0.0033

I= 0.381 0.000 ρbal= 0.019

I= 0.30 As= 9.37 cm²

Mcv+i= 194702.0 Kg.cm/m Ad= 6.28 cm²

Mu= 434928.4 [Kg.cm/m] Ast= 3.04 cm²

Resumen de disposición de armadura:

DESCRIPCION As ø area Nº barra Sep[cm] SEP [cm] Disposicion


Acero(+) 9.37 12 1.1 8.3 12.1 12.0 ø 12C/12 ***Acero(+) de Distribucion 6.28 10 0.8 7.9 12.6 18.0 ø 10C/18

Acero(-) por temperatura 3.04 12 1.1 2.7 37.1 24.0 ø 12C/24

**

ø 12C/12

9.- DISEÑO DEL DIAFRAGMA

hD= 60.00 cm Calculado

hD= 65 cm Adoptado

b= 20.32 cm Base

b= 20 cm Adoptado

r= 2.5 cm

qD= 312.00 Kg/m Ldiafr= 2.40 m

NOTA

Al haber aproximacion de momentos de la losa interior y volado para el presente diseño se considera el momento mayor

***



9.1. Cálculo de momento y acero por flexión

Mmax= 703.87 Kg.m ρcal= 0.0003

Vmax= 249.60 Kg ρmin= 0.0033

Mu= 915.03 Kg.m As= 3.97 cm²

Vu= 324.48 Kg Ap= 0.58 cm²

DESCRIPCION As ø area Nº barra Nº barra SEP [cm] Disposicion

[cm2] [mm] [cm2] Canculado Adoptado Adoptado de armadura

Acero(+) flexion 3.97 20 3.1 1.3 3 - 3 ø 20

Acero(-) flexion 1.32 12 1.1 1.2 3 - 3 ø 12

9.2. Verificación por corte

Vu= 324.48 Kg

Vc= 9600.54

De los dos resultado se define que: Vc > Vu ; caso(1)

Ø= 10.00 mm

Av= 1.57 cm²

S= -44.73 cm

S= 20.00 cm





Un VφV

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