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ANALISIS DE PUENTES

EL ANÁL IS IS DE PUENTES PUEDE SER UT IL IZADO PARA CALCUL AR L AS L ÍNEAS DE INFLUENC IA PARA LOS CARR ILES DE TRÁF ICO EN L AS ESTRUCTURAS DE UN PUENTE Y PARA ANAL IZAR L A RESPUESTA DE ESTAS ESTRUCTURAS DEB IDO A L AS CARGAS VEH ICUL ARES .

Temas AvanzadosVista del Conjunto PuenteModelación de la Estructura del

PuenteVías y CarrilesResolución EspacialLíneas de InfluenciaVehículosClases de Vehículos

Análisis de Carga MóvilLínea de Influencia de ToleranciaExacta y Rápida Respuesta de

Cálculo.Respuesta al Control de la Carga

Móvil.Consistencia.Consideraciones Informáticas.

Vista del Conjunto Puente

El análisis de puentes puede ser utilizado para determinar la respuesta de las estructuras de los puentes debido al peso de la Carga Viva Vehicular. La energía considerable y la elasticidad esta provista para determinar los máximos y los mínimos desplazamientos y fuerzas debido a las cargas múltiples de carriles en estructuras complejas, como intercambios de autopistas. Los efectos de las cargas vivas de vehículos pueden ser combinados con cargas estáticas y dinámicas, y envolventes de la respuesta puede ser calculada.

MODELACIÓN DE LA ESTRUCTURA DE UN PUENTE.

Se debe modelar la estructura de un puente primeramente con elementos línea como se describe a continuación:

Elementos Línea

En casos simples se puede definir un modelo de dos dimensiones con elementos longitudinales representando la estructura y la capa de rodadura, y elementos verticales representando los muelles y soportes.

SOPORTES

Los soportes pueden ser modelados usando cualquier apoyo o restricción. La respuesta de carga móvil solo podría ser calculada para estos apoyos o restricciones que se solicite específicamente.

APOYOS Y JUNTAS DE EXPANSIÓN

La modelación efectiva de las condiciones de soporte en los apoyos y juntas de expansión requiere una consideración cuidadosa en la continuidad de cada componente de desplazamiento de traslación y rotación.

CALZADAS Y CARRILES

Las cargas vivas de vehículos son consideradas para actuar en los carriles de tráfico transversalmente espaciado a través de la capa de rodadura del puente. Estos carriles están soportados por elementos línea representando el tablero del puente.

CALZADAS

Típicamente cada carretera esta modelada con una cadena de elementos línea ejecutado a lo largo de la carretera. Estos elementos deben poseer propiedades de sección representando el ancho total y la profundidad de cada tablero del puente.

CARRILES

Un carril de tráfico sobre una carretera tiene su longitud representada por un conjunto consecutivo de algunos o todos los elementos de la carretera. La posición transversal de la línea del carril central esta especificada por su excentricidad relativa para los elementos de la vía.

EXCENTRICIDADES.

El signo de una excentricidad de carril esta definida como sigue a continuación: en una vista en elevación de un puente donde el carril va de izquierda a derecha, los carriles están localizados detrás de los elementos de la vía que tienen excentricidad positiva.

DIRECTRICES DE MODELACIÓN

Aunque los elementos de carretera no son explícitamente definidos como son: ellos pueden ser identificados como los elementos línea de la estructura que son mencionados por una o más definiciones de carril.

RESOLUCIÓN ESPACIAL

La precisión del análisis de un puente está determinado por la resolución espacial (el número de carga y puntos de respuesta) de los carriles.

CARGA Y PRODUCCIÓN DE PUNTOS.

El programa aplica las cargas vehiculares en un conjunto finito de puntos de carga restringidos a lo largo de los carriles de tráfico. Por lo que, las fuerzas internas de los elementos línea son calculadas y producidas en una producción de puntos restringidos a lo largo de los elementos línea.

RESOLUCIÓN.

La resolución de un análisis de carga viva puede ser incrementada por el incremento del número de elementos línea, el número de segmentos producidos para cada elemento línea, o ambos.

DIRECTRICES DE MODELADO.

Un acercamiento sugerido para alcanzar la resolución adecuada para el análisis de la carga viva es como sigue:

Inventar un modelo de puente en le SAP200 que use un apropiado número de elementos línea para capturar el comportamiento estructural significante y las propiedades de inercia, y para representar correctamente los carriles de tráfico y sus tramos.

Adecuar un análisis preliminar usando un moderado número de segmentos generados para evaluar la corrección del modelo y para representar correctamente los carriles de tráfico y tramos.

Corregir el modelo como requerido, añadiendo más elementos línea si es necesario.

Adecuar otro análisis utilizando el modelo correcto con un número incrementado de segmentos generados, n seg, donde sean necesarios.

Repetir los pasos previos como necesario.

Chequear el modelo para la resolución adecuada se debe inmejorablemente ser hecho utilizando el interface gráfico del SAP2000 para examinar las líneas de influencia y la respuesta de la carga móvil.

Líneas de Influencia

El SAP2000 calcula automáticamente las líneas de influencia para las respuestas cuantitativas siguientes:

Las fuerzas internas del elemento línea en los puntos generados.

Los desplazamientos de los nudos. Reacciones. Fuerzas de elasticidad.

Para cada respuesta cuantitativa en la estructura, hay una línea de influencia para cada carril de tráfico.

Una línea de influencia puede ser vista como una curva de valor de influencia trazada en los puntos a lo largo del carril de tráfico. Para una respuesta cuantitativa dada a una ubicación dada en la estructura, el valor de influencia en el punto de carga es el valor de que la respuesta cuantitativa debido a una unidad de fuerza concentrada hacia abajo actuando en el punto de carga.

VEHÍCULOS.

Cualquier número de cargas vivas vehiculares, o simplemente vehículos, pueden ser definidos para actuar en los carriles de tráfico. Se debe utilizar tipos estándares de vehículos conocidos para el programa, o diseñar tú propio uso de la especificación general de vehículos.

DIRECCIÓN DELAS CARGAS.Todas las cargas vivas vehiculares

representan el peso y son asumidas para actuar hacia abajo, en la dirección de coordenada global z.

APLICACIÓN DE LAS CARGAS.

Cada vehículo consiste de uno o más puntos concentrados y/ ó cargas lineales uniformes. Éstas actúan sobre la línea central del carril, etc. A lo largo las líneas paralelas a los elementos del carril, la compensación horizontalmente desde los elementos del carril para la excentricidad del carril.

OPCIÓN PARA PERMITIR REDUCIR LA RESPUESTA GRAVITACIONAL.Se tiene la opción de permitir reducir las

cargas gravitacionales de la respuesta. Si se escoge esta opción, todas las cargas concentradas y cargas uniformes podrían ser aplicadas al valor completo sobre la línea total de influencia, sin tener en cuenta el clima o no las reducciones gravitacionales de reducción y su respuesta.

VEHÍCULO GENERAL.

El vehículo general puede representar un vehículo actual o un vehículo hipotético utilizado por un código de diseño. La mayoría de camiones y trenes pueden ser modelados por el vehículo general del SAP2000.

ESPECIFICACIÓN:

Para definir un vehículo. Se puede especificar:

n-1 distancias positivas, d, entre los pares de ejes; un distancia del eje interno puede ser especificada como un rango desde dmáx y dmín, donde 0< dmín≤ dmáx, y dmáx= 0 es usado para representar una distancia máxima del infinito.

n cargas concentradas, p, en los ejes.

n+1 cargas uniformes, w, la carga inicial, las cargas internas en los ejes, y las cargas finales.

Las cargas flotantes concentradas; cualquiera de los dos:

Una carga única flotante, px, para todas las cantidades, ó

Un par de cargas flotantes:

Una carga pm para los momentos del claro en los elementos del carril. Esta carga recibe un tratamiento especial para los momentos en el claro sobre los soportes, como se describe abajo, y

Una carga pxm para todas las cantidades de respuesta excepto los momentos del claro en los elementos del carril.

Notas:

Todas las cargas están actuando en los puntos de carga o en la línea uniforme de cargas sobre la línea central del carril.

Cualquiera de estos puntos de carga o línea uniforme de cargas puede ser nula.

El número de ejes, n, puede ser cero o más.

Uno de los espaciamientos entre ejes, d2 a través dn, puede variar sobre un rango especificado.

Las ubicaciones de las cargas px, pm, y pxm son arbitrarias.

“Negativo” los momentos en el claro sobre los soportes en los elementos del carril.

Las fuerzas verticales en el interior de los apoyos y/o los soportes interiores.

La cantidad de otras respuestas que los dos tipos anteriores.

El número de ejes, n, puede ser cero, solo en el caso en el cual una carga uniforme y cargas flotantes concentradas puedan ser especificadas.

Cuando un vehículo se aplica tráfico a un carril de, los ejes se mueven a lo largo de la longitud del carril a donde los valores máximas y mínimos se producen para cada cantidad respuesta en cada elemento. Para asimétricos (de adelante hacia atrás) Vehículos, se consideran viajes en ambas direcciones.

MOVIMIENTO DEL VEHÍCULO

Con el fin de cumplir con ciertos requisitos de la AASHTO HL carga de diseño vehicular viva (AASHTO, 2004), las cantidades de respuesta disponibles se dividen en las siguientes categorías:

CATEGORÍAS VEHÍCULO DE RESPUESTA

momentos "negativos" abarcan más de los soportes en los elementos solamente de carril

Un periodo de momento «negativo» se de define como el momento que causa tensión en la cara superior en mas de un elemento lane.

SAP2000 considera todos los momentos "negativos" de envergadura en los elementos de carril para estar en esta categoría sin tener en cuenta la ubicación de los puertos SUP (muelles).

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(2) Las reacciones en los soportes interiores (pilares). Se toma de dos formas:• Una fuerza axial de compresión en elementos de bastidor verticales, donde la vertical se define de 15° respecto al eje Z.

• El componente local más arriba de las reacciones y fuerzas de resorte. Por ejemplo:- Positivo F3 si el eje de la articulación local 3 esta más arriba

- F2 negativo si la articulación del eje -2 local esta más hacia arriba 

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El programa determina automáticamente si estos componentes de fuerza corresponden a un apoyo interior de la forma de la línea de influencia. Si el valor mínimo influencia absoluta no se produce en cada extremo de la línea de influencia, el soporte se considera que es interior.

No los datos mencionados en (1) y (2)

Usted puede especificar para cada vehículo o no para calcular cada una de estas tres categorías de respuesta utilizando parametros como el supmom, intsup y otros, respectivamente.

Cada uno de estos parámetros pueden tomar cualquier valor Y (sí) o N (no). El valor predeterminado es Y para los tres. Esto le permite precisar vehículos diferentes para las distintas categorías de respuesta.

Usted debe estar seguro de que cada categoría de respuesta es capturado por al menos un vehículo en cada carril cuando de multar a los casos de carga en movimiento.

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Las cargas flotantes concentrados (px, pm, y PXM) se colocan en el punto del valor máximo de influencia positiva (si existe) y el punto del valor mínimo de influencia negativa (si la hay).

CARGAS FLOTANTES CONCENTRADAS

Puede especificar px, o el par y PXM pm.Px carga flotante se utiliza igualmente

para todas las magnitudes de respuesta.Pm carga flotante sólo se utiliza para

momentos span en los elementos de carril.

PXM definida como el momento en el plano local más vertical de un elemento Lane:

M3 si es perpendicular al eje local 2 es (por defecto)

M2 si es perpendicular al eje local

• Para cumplir los requisitos de la carga AASHTO HS Lane (AASHTO, 1996) para momentos negativos en tramos continuos. El programa determina automáticamente los tramos de la forma de la línea de influencia mediante el uso de los dos valores de influencia más negativa (si los hay) que están separados por al menos un máximo local. Un único valor de pm se utiliza para los momentos "positivos" span.

Los siguientes tipos de vehículos estándar están disponibles en SAP2000 para representar cargas vivas vehiculares especificadas en los diferentes códigos de diseño. El tipo de vehículo se specifica utilizando el tipo de parámetro.

LOS VEHÍCULOS ESTÁNDAR

Los vehículos especificados con tipo = Hn-44 y tipo = HSN-44 representan el estándar AASHTO H y Cargas SA, camiones, respectivamente. El n en el tipo es un factor de escala entero que especifica el peso nominal del vehículo en toneladas. Así H15-44 es un nominal de 15 toneladas de carga para camiones H, y HS20-44 es un nominal de 20 toneladas de carga para camiones HS.

HN-44 AND HSN-44

Los vehículos especificados con tipo = AML representan la norma AASHTO Militar de carga alternativo. Este vehículo se compone de dos ejes 24 kip espaciadas 4 pies de distancia.

AML

Los vehículos especificados con tipo = HL-93K representan la norma AASHTO HL-93 de carga que consiste en el código especificado signo de camión y la carga de signo de carril.

Los vehículos especificados con tipo = NS-93M representan la norma AASHTO HL-93 de carga que consiste en el tándem código especificado por el diseño y la carga de signo de carril.

Los vehículos especificados con tipo = NS-93S representan la norma AASHTO HL-93 de carga que consta de dos códigos especificado de camiones de signos y la carga de signo de carril, todo reducido en un 90%.

HL-93K, HL-93M AND HL-93S