Diseñar, Analizar y Verificar; Puente de Sección Compuesta de Vigas de Acero, simplemente apoyado en ambos estriboscon 02vigas principales, tal que el tren de carga es un convoy de 04 camiones HL-93 de carga puntual P=3.629 tn. colocados

1.- DATOS DE DISEÑO:L = 42.000 mts. Longitud del Puente entre ejes de apoyoN° V = 2.000 Vías Numero de Vías del puentea = 7.200 mts. Ancho del Puente.S/CV = 0.360 tn/m2 Sobrecarga peatonal en vereda b = 0.100 tn/m Peso de la baranda metálica e = 2400.000 tn/m3 Peso especifico del Concreto Armadof ´c = 280.000 kg/cm2 Resistencia del Concreto a emplear en la losaf ´y = 4200.000 kg/cm2 Fluencia del Acero de refuerzo en losafy = 3500.000 kg/cm2 Fluencia del Acero tipo PGE-24 SIDER PERÚ en vigas a = 7850.000 tn/m3 Peso especifico del Acero de vigasS = 4.300 mts. Separación entre ejes de Vigas Metálicas.P = 3.629 tn Sobrecarga móvil HL-93Es = 2100000.00 kg/cm2 Módulo de Elasticidad del Acero de Refuerzob = 100.000 cm Ancho de Losa ( 1 metro).

= 0.900 Factor de disminución de momentos B = 0.850

9.6

1.2 7.2 mts. 1.2 Baranda metálica0.10 0.10

Losa de C°A° Vereda0.20 m

de Acero

2.15 2.152.65 2.65

1.01 PREDIMENSIONAMIENTO DE LA SUPERESTRUCTURA

* Peralte mínimo de la Viga.h = (1/30) * L = 1.40 mt. asumir h = 1.40 mt. = 1.93 cms.

* Peralte mínimo de la Viga Compuesta.hc = (1/25) * L = 1.68 mt. asumir hc = 1.93 mt. = 193 cms.

* Espesor de la Losa.t = (0.10+S´/30) = 0.24 mt. asumir t = 0.28 mt. = 28 cms.Asumir t = 28.00 cms.

* Esfuerzos Típicos de Diseño.Esfuerzo mínimo admisor en flexión del acero según el reglamento AASTHO es:fb = 18.00 KSI = 1,260 kg/cm2

* Espesor del Ala ó Patintf = (h* ) / 727 = 0.01 cms. = 5.00 cms.

* Ancho del Ala ó Patin

DISEÑO SUPERESTRUCTURA DE PUENTE SECCION COMPUESTA

1.93Viga Principal

bf = (tf * 103) / = 50.00 cms. = 50.00 cms.Se aumirá bf = 50.00 cms. = 50.00 mt.

* Entonces la Distancia S´ será :S´ = S - bf = -45.70 mt.

* Luego la Distancia de la Viga Principal entre ejes del ala será :S´´ = S - bf/2 = -20.70 mt.Para las características y diseño de las vigas metálicas se emplearán perfiles soldadas VS ancladas a la losamediante conectores con el cual formará una estructura compuesta de acero y concreto armado.

1.02 DISTRIBUCIÓN DE LAS CARGAS DE LAS RUEDAS EN LA LOSA DE CONCRETOLas reglas aplicables a la distribución de las cargas de las ruedas sobre las losas de concreto y algunas exigenciasde proyecto adicionales son las siguientes para el momento flector:Caso 1 : Armadura principal perpendicular a la dirección del tráfico: Luces de 0.60 a 7.20ML = ((S´´ + 0.61) / 9.74)*2P ==> ML = -14.971En losas continuas sobre tres o más apoyos se aplicará a la fórmula anterior un coeficiente de continuidad de 0,80tanto para momentos positivos como negativos.Caso 2 : Armadura Principal Paralela a la Dirección del Tráfico.E = 1.20 * 0.06 * S ==> E = 0.310Distribución de las cargas de las ruedas E = 1,20 + 0,60 * S, máximo 2,10 m.Las sobrecargas uniformes se distribuyen en una anchura de 8E. Las losas armadasLongitudinalmente se proyectarán para la sobrecarga adecuada de tipo HS.E = Anchura de la zona de la losa sobre la que se distribuye el efecto debido a la carga de una ruedaS’’ = Longitud de la luz eficaces

2.01 TRAMO INTERIOR * Momento por peso propio; Metrado de carga para un metro de ancho de losa:

Losa = b 2 * t * c = 0.672 tnBombeo = b 2 * 0.036 * c = 0.086 tn

wd = 0.758 tn/m2

Para obtener los momentos negativos y positivos se considerará un coeficiente de 0,10 de acuerdo a lasrecomendaciones de las normas AASHO y ACI.

± MD = Wd * S’’2 * 0,10 = 32.497 tn - m

* Momento por Sobrecarga MovilML = ((S´´ + 0.61)*P) / 2 = -14.971 tn - mEn las normas de AASHO y ACI especifica para tomar en cuenta la continuidad de la losa sobre tres o más apoyos, se aplicará a la fórmula anterior un coeficiente de continuidad de 0,80 tanto para momento positivos como negativos.± M s/c = ML * 0,80 = -11.976 tn - m

* Momento por impacto; coeficiente de impactoCI = ( 15.24 / (S´´ + 38)) = 0.881 > 0.300 ==> MALComo el valor hallado es superior al máximo recomendable dado, emplearemos como factor de impactoCI = 0.30 por ello el momento de Impacto será:

± MI = CI * M s/c = -3.593 tn - m

2.02 VERIFICACION DEL PERALTE UTIL POR SERVICIO: * Momento por servicio.

± M = MD + M s/c + MI = 16.927 tn - m

* Esfuerzo de Compresión en el Concreto.fc = 0.40 * f ´c ==> fc = 112.00 kg/cm2

* Esfuerzo Permisible en el Acero de Refuerzofs = 0.40 * f ´y ==> fs = 1,680.00 kg/cm2

* Módulo de Elasticidad del Concreto

Ec = 15,000 ==> Ec = 250,998.01 kg/cm2

* Relación del Módulo de Elasticidad del Acero al Concreton = Es / Ec ==> n = 8.37

* Relación entre la tensión del Acero y del Concretor = fs / fc ==> r = 15.00

* Factor AdimensionalK = n / (n + r) ==> K = 0.358J = 1 - (K /3) ==> J = 0.881

* Peralte Util de la Losa.d = = 30.958 > t ==> MALConsiderar d = 31.00

2.03 DISEÑO DEL ACERO DE REFUERZO POR ROTURA: * Momento Resistente a la rotura (positivo y negativo).

± MU = 1.30 (MD + 1.67 (M s/c + MI )) ==> ±MU = 8.445 tn - m

* Refuerzo positivo y negativo.Calculo del acero de refuerzo : ± As = (0.85-((0.7225-((1.70*Mu*10^5)/(0.90*f'c*d^2*b)))^1/2))*((f'c/fy)*b*d)

==> ± As = 7.361 cm2 ´==> 5/8" Ø @ 0.27 cm.

* Refuerzo MínimoAs min=(14/fy)*b*d => As min = 10.333 cm2 > ± As MAL

* Refuerzo por RepartoCuando el acero principal se encuentra perpendicular al tráfico la cantidad de acero de reparto estará dado por% r = 121 / (S’’)1/2 pero no mayor que 67% del acero o refuerzo principal. ==> % r = #¡NUM! % #¡NUM! 67 ==> % r = #¡NUM!Asr = % r * ± As ==> Asr = #¡NUM! cm2

* Refuerzo por TemperaturaAst = 0.0018 * b * t ==> Ast = 5.040 cm2

Repartiendo en ambos sentidos :

Ast = 5.040 / 2 ==> Ast 2.520 cm2 < 2.64 ¡BIÉN! ==> Se colocarán refuerzos de 3/8" Ø @ 0.28 < 0.45 ¡BIÉN!NOTA: El refuerzo por reparto se hallará adicionando el acero por temperatura al acero de refuerzo por reparto hallado. ==> Asr´ = Asr + Ast ==> Asr´ = #¡NUM! cm2

==> Se colocarán refuerzos de 5/8" Ø @ 10.00 cm.

* Verificación de la Cuantía. - Cuantía balanceada b = 0.85 * B * (f ´c/f ´y) (6,300/(6,300*fy)) ==> b = 0.0289 - Cuantía Máxima.

máx = 0.75 Pb ==> máx = 0.0217 - Cuantía Mínima.

min = 0.18*f ´c / f ´y ==> min = 0.0120 - Cuantía del Refuerzo Principal ##########

= As / b * d ==> = 0.0024 ==> < máx < mín ¡BIEN! ==> La losa fallará por fluencia de acero

RESUMEN DEL ACERO TRAMO INTERIOR :- Refuerzo positivo y negativo .==> 5/8" Ø @ 0.27- Refuerzo por reparto .==> 1/2"@ .10- Refuerzo por temperatura:

- Sentido Transversal .==> 3/8" Ø @ 0.28 - Sentido Longitudinal .==> 3/8" Ø @ 0.28

3.- DISEÑO DE LA LOSA TRAMO EN VOLADIZO :

1.20 0.10 0.305

0.90 0.30 0.60 xBaranda.

0.36 tn/m2

0.120.08

x

0.375 0.375 * Momento por Peso Propio

CARGA BRAZO MOMENTOEn tn. En mts. En tn - m.

1.000 0.100 0.100 2.46 0.2460.900 0.120 * 2.400 0.259 1.99 0.5150.900 0.080 /2 * 2.400 0.086 1.77 0.1530.300 0.200 * 2.400 0.144 1.18 0.1691.325 0.200 * 2.400 0.636 0.66 0.4210.027 1.325 /2 * 2.400 0.042 0.44 0.0190.100 0.200 /2 * 2.400 0.024 0.99 0.0241.200 0.360 0.432 1.73 0.745

TOTAL 2.292 ==> MD = 2.292

* Momento por Sobrecarga Movil X = 1.325 - 0.3 - 0.1 - 0.305 ==> X = 0.620 mts.Por refuerzo perpendicular al tráfico el ancho efectivo será : E = 0.80 * X + 1.143 ==> E = 1.639 mts.

Momento ML = 2 * P * X / E ==> ML = 2.746 tn - m. * Momento por Impacto

MI = CI * ML ==> MI = 0.824 tn - m.

* ACERO DE REFUERZO DEL TRAMO EN VOLADIZO:Mu = 1.30(MD + 1.67 (ML + MI)) ==> Mu = 10.729 tn - m.Calculo del acero de refuerzo : ± As = (0.85-((0.7225-((1.70*Mu*10^5)/(0.90*f'c*d^2*b)))^1/2))*((f'c/fy)*b*d)

==> ± As = 9.408 cm2 > 7.361 que el refuerzo en tramo inferior.En vista que el refuerzo en tramo en voladizo es menor que el refuerzo negativo en tramo interior se colocarán losrefuerzos calculados tanto positivo como negativo de la losa en tramo interior.

4.- DISEÑO DE LA VEREDA :

Baranda.0.36 tn/m2

0.15

1.325

Baranda

06S/C

0203

05

DIMENSIONES Y PESOSECCION

01

0.40

1.325

04

0.20

1

2

3

4

56

2

1

0.05

* Momento por Peso Propio

CARGA BRAZO MOMENTOEn tn. En mts. En tn - m.

1.000 0.100 0.100 2.65 0.2650.900 0.120 * 2.400 0.259 0.66 0.1720.900 0.080 /2 * 2.400 0.086 0.44 0.038

TOTAL 0.322 ==> MD = 0.322

* Momento por Sobrecarga Movil0.36 * 1.325^2 * 0.965 ==> ML = 0.610 tn - m.

* Momento por ImpactoEs necesario considerar el impacto en la vereda por razones de seguridad ya que habrá mayor aglomeración de transeuntes y ocasionaran mayores fuerzas imprevistas debido al salto y por lo tanto se considerará un coeficiente de 0,10% para la sobrecarga. MI = 0.10 * ML ==> MI = 0.061 tn - m.

ACERO DE REFUERZO * Refuerzo Principal

Considerar : d = 11.00 cm.Calculo del acero de refuerzo : ± As = (0.85-((0.7225-((1.70*Mu*10^5)/(0.90*f'c*d^2*b)))^1/2))*((f'c/fy)*b*d) ==> ± As = 4.208 cm2 ==> 1/2" Ø @ 10.00 cm.

* Refuerzo MínimoAs min=(14/fy)*b*d => As min = 3.667 cm2 < ± As ¡BIÉN! ==> Se emplearán As min = 3/8" Ø @ 0.19 cm.

* Refuerzo por TemperaturaAst = 0.0018 * b * t ==> Ast = 5.040 cm2

==> Se emplearán 3/8" Ø @ 0.14 < 0.45 ¡BIÉN!

ML =

02

SECCION DIMENSIONES Y PESO

Baranda01

0.400.20

1.20

2

03.01 PREDIMIENSIONAMIENTO DE VIGAS DE ACERO METALICASPara el diseño de las vigas principales de acero nos basaremos en los criterios del reglamento AASHOdonde nos da las siguientes relaciones:

* Peralte de la Viga- Peralte mínimo de la viga d = (1 /30) * L

d = 1.40 m. = 1.40 m. ==> d = cm.- Peralte de la sección compuesta h = (1 /25) * L

h = 1.68 m. = 1.93 m. ==> h = cm.Donde: L = Luz de cálculo entre centros de apoyo.

* Espesor de la LosaAnteriormente el espesor de la losa se hallo como: t = cm.Entonces : d = h - t ==> d = cm.Como d = 165 cm. esto por análisis previo no cumple con la deflexión, viendo este peralteque es el mínimo y como en nuestro análisis de concentración de carga se ha proyectado con tres vigasprincipales vemos que este peralte es puro.Luego asumiremos un valor ded = 200 cm. = 2 m. para evitar el pandeo en el alma.Si fy = kg/cm2 tenemos las siguientes secciones aproximadas de la viga.

* Pandeo del Alma d / tw = 8,219.630 / < = 170 ==> d / tw = < = 170 ........(1) d / tw = 1,987.227 / < = 150 ==> d / tw = < = 150 ........(2)tw = ( d * ) / 8,133.377 ........(3)Donde:d = Altura de la viga metálica entre alas en cm. tw = Espesor del alma en cm.Reemplazando valores en la ecuación (1)Entonces : d / tw = 8,219.630 / = < 170 ¡ BIÉN !Despejando se tiene : tw = d / = 1.44 cm. ==> Asumimos tw = 2 cm.

* Pandeo del Ala en compresión. bf / tf = 1,164.542 / < = 24 ........(4)fb = 0.55 fy ........(5) bf / tf < = 1,157.120 / ........(6)

Donde:bf = Ancho del ala en compresión en cm. fb = Esfuerzo flexionante máximo en compresión en kg/cm2

tf = Espesor del ala en cm. fy = Punto de fluencia del acero en kg/cm2

Asumimos para bf = cms.Reemplazando valores en la ecuación (4) bf / tf = 1,164.542 / < = 24 = < 24 ¡ BIÉN !Despejando tf tenemos: tf = bf / = ==> Asumimos tf = cm.Las dimensiones del ala en tracción y compresión se asumirá de mayor sección por tener mayor esfuerzo. ==> bf = cm. tf = cm. tw = cm.

5.00 2.003.02 DETALLE DE LA SECCION ASUMIDA DE LA VIGA

50 Cm5.50 tfs

5.50 tfi75 Cm

AREA DE LA SECCIONAt = ( 75 )*2 + 189 2 = 1203

==> At = 1203 cm2

PESO ESPECIFICO DEL AREA ESTRUCTURAL

bf / tf

5.00

194.

50

200.

00

==>

5.50

2.00

3,500

138.94

75.00

50.00

138.94

19.68

50.002.00

19.684 2.540

5.5

hc dgc d

bfi

189.

00

tw

140.00

193.00

28.00165.00

33.59138.94

Pa = ton/m3

PESO UNITARIO POR METRO LINEAL DE LA VIGAPv = ( 1203 )/1002= 944 ton/m

==> Pv = 944 ton/m

3.03 METRADO DE CARGAS

9.60

7.2 mts.

0.36 tn/m2 0.30 3.60 3.60 0.30 0.36 tn/m2

0.12

0.08 2% 2%

0.20

0.90 0.00 0.00 0.90

NOTA : L VERIFICACION POR RESISTENCIA Y ESBELTEZ SE REALIZARA CON EL PROGRAMA CSI BRIDG

5.50 4.30

1.75

0.10

7850

1.20

0.10

7850

0.12

0.08

0.20

0.10

0.10

1.75

1.20

1

23

4 6

5 7

8 9

GE-SAP-V15