~•InstitutoDESARROLLO URBANOALCALDíA MAYOR DE BOGOTÁ. D. C.

INSTITUTO DE DESARROLLO URBANO

Estudios y Diseños de la troncal Norte Quito Sur desde laAvenida Paseo de los Libertadores al límite del Distrito Con

Soacha en Bogotá D.C.CONTRATO N° 147/2002

MEMORIAS DE CALCULO ESTRUCTURALPUENTE PEATONAL CAD NORTE

F.z. INGENIEROS ESTRUCTURALES

CONSORCIO

:- "<. SILVA FAJARD9 & CIA. LTDA,(~ .

/$1SILVA CARREÑa y ASOCIADOS S.A.

Bogotá, Octubre 29 del 2002

ESTUDIOS Y DISEÑOS DEFINITIVOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LATRONCAL DE LA AVENIDA NORTE QUITO SUR (NQS) DESDE LA AVENIDA

PASEO DE LOS LIBERTADORES AL LÍMITE DEL DISTRITO CON SOACHA, ENBOGOTÁD.C.

MEMORIAS DE CALCULOS ESTRUCTURALPUENTE PEATONAL CAD NORTE

TABLA DE CONTENIDO

Paginas

1. INTRODUCCIÓN. 1-2

2. MATERIALES 3

3. CARGAS 4-5

4. ESPECTRO 6-7

ANEXOS

ANEXO 1:ANÁLISIS Y DISENO SUPERESTRUCTURA

PLANTA DE CIMENTACIÓN P. PEATONAL CAD NORTE 8

PERFILES P .PEATONAL CAD NORTE 9

SECCION TRASVERSAL TIPICA TABLERO ANCHO 2,40 m

DISPOSICIÓN DE CARGAS

9A

10-19

RELACION DE ESFUERZOS 20

COMBINACIONES DE CARGA TRAMO PRINCIPAL

NUMERACIÓN DE LOS APOYOS TRAMO PRINCIPAL

21-23

24

REACCIONES EN LOS APOYOS TRAMO PRINCIPAL 25-40

FRECUENCIA NATURAL DE LA ESTRUCTURA 41

COMBINACIONES DE CARGA RAMPA CENTRAL 42-44

NUMERACIÓN DE LOS APOYOS RAMPA CENTRAL 45

REACCIONES EN LOS APOYOS RAMPA CENTRAL 46-52

COMBINACIONES DE CARGA RAMPA COSTADO OCCIDENTAL 53-55

NUMERACIÓN DE LOS APOYOS RAMPA COSTADO OCCIDENTAL 56

REACCIONES EN LOS APOYOS RAMPA COSTADO OCCIDENTAL 57-59

COMBINACIONES DE CARGA RAMP A COSTADO ORIENTAL 60-62

NUMERACIÓN DE LOS APOYOS RAMPA COSTADO ORIENTAL 63

REACCIONES EN LOS APOYOS RAMPA COSTADO ORIENTAL 64-66

ANEXO 2 : RECOMENDACIONES DEL ESTUDIO DE SUELOS

RECOMENDACIONES DE CIMENTACIÓN

PARÁMETROS DE DISENO SISMICO

ANEXO 3: DISENO DE LA CIMENTACIÓN

ZAPATA 1 TRAMO PRINCIPAL EJE 6

DISENO DADO ZAPATA 1

DISENO PEDESTAL ZAPATA 1

ZAPATA 2 RAMPA COSTADO OCCIDENTAL EJE 9

ZAPATA 2 RAMP A COSTADO ORIENTAL EJE 1

ZAPATA 2 RAMPA CENTRAL EJE C

DISENO DADO ZAPATA 2

DISENO PEDESTAL ZAPATA 2

67-68

68

69-71

72

. 73

74-76

77-79

80-82

83

84

ZAPATA 8 TRAMO PRINCIPAL EJE 3

ZAPATA 8 TRAMO PRINCIPAL EJE 4

ZAPATA 8 TRAMO PRINCIPAL EJE 5

ZAPATA 8 TRAMO PRINCIPAL EJE 7

ZAPATA 8 RAMPA CENTRAL EJE B

ZAPATA 8 RAMPA CENTRAL EJE A

DISENO DADO ZAPATA 8

DISENO PEDESTAL ZAPATA 8

ZAPATA 5

DISENO DADA ZAPATA 5

DISENO PEDESTAL ZAP ATA 5

ZAPATA 10

DISENO DADO ZAPATA 10

DISENO PEDESTAL ZAPATA 10

DISENO PILOTE

85-87

, 88-90

91-93

94-96

97-99

100-102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

1

INTRODUCCiÓN

El Instituto de Desarrollo Urbano, IDU, de la ciudad de Bogotá, encomendó a la firma dearquitectos EHM y a la firma de Ingenieros Consultores PCA desarrollar un tipo depuente peatonal metálico característico para la ciudad, en estructura metálica de tipomodular, de fácil ensamblaje y mínima labor en el sitio de la obra.

En estos momentos Transmilenio acogió estos puentes como modelo característico en losaccesos para sus estaciones, es el motivo por el cual en este proyecto, NQS, se utilizaráestos tipos de puentes normalizados y que según la cartilla funcionan para luces hasta de 34metros.

El puente consiste de un módulo típico de 6 metros de longitud que se ensambla con otrosmódulos de ajuste recto, curvo, de intersección y terminales que definen la geometríarequerida para el paso peatonal. Los módulos se conectan entre ellos mediante unionesatornilladas trabando por aplastamiento. Los módulos están soportados sobre columnas entubería de 6 y 8 pulgadas de diámetro a través de plataformas, mesas, en perfiles en formade I. Las uniones entre las plataformas y las columnas son articulaciones que permiten unfácil montaje de la estructura.

La sección transversal de los módulos es un marco rígido en H unidos por los cordonessuperior e inferior y una celosía conformada por diagonales de varilla. Estas varillas seunen a la estructura por medio de unos elementos denominados Clevises. Los elementos delmarco rígido en H, de los cordones superior e inferior son perfiles tubulares de secciónrectangular. Al nivel del elemento horizontal del marco rígido en H la estructura lleva unarriostramiento horizontal conformado por elementos longitudinales y diagonales enperfiles de sección rectangular.

Sobre los elementos horizontales se apoya el sistema de piso que depende de lasnecesidades estéticas o de funcionamiento puede ser en rejilla de aluminio o en madera. Laestructura principal hace las veces de baranda a la cual se le coloca unos elementoslongitudinales metálicos por seguridad para el peatón.

No obstante que el diseño está normalizado para luces hasta de 34 metros, es decir que losmateriales del puente peatonal aguantan los esfuerzos producidos por el peso propio, cargaviva, fuerzas de sismo, viento etc. Para estas luces de una forma segura, cada uno de loscomponentes de esta estructura en particular, a saber, Tramo Principal, Rampas de accesocentrales y laterales y escaleras, se han modelado en el Programa de Análisis y Diseño

2

Estructural Staad Pro versión 2002 para encontrar las fuerzas actuantes en los cimientos loscuales para cada estación tienen un diseño particular de acuerdo también a la microzonificación sísmica de Bogotá.

Si hay algún caso particular de las estructuras metálicas que se salen de la cartilla seprocede a la verificación de los elementos de acero con el mismo programa utilizando elmétodo de los esfuerzos de trabajo, AISC ASD.

El ancho libre del tablero del puente es de 2,40m .

MATERIALES

CORDON SUPERIOR Dos perfiles tubulares TS 100X150X6.3 ASTM A500 Gr e

CORDON INFERIOR PT 150X150 X 6.35 ASTM A500 Gr e

VERTICALES PT 100X150X6.35 STMA500Gr e

HORIZONTALES PT 100X150X6.35 ASTM A500 Gr e

DIAGONALES 2 VARILLAS Db=1 " SAE 1045

ARRIOS. HORIZ. LONG PT 120X60X2.5 ASTM A500 Gr e

ARRIOS. HORIZ. DIAG. PT 60X60X2.5 ASTM A500 Gr e

COLUMNAS

MONTANTES TUBO 8"X 8.82 mm ASTM A500 Gr e

HORIZONTALES TUBO 8" X 8.82 mm ASTM A500 Gr e

DIAGONALES TUBO 4" X 5 mm ASTM A500 Gr e

PUNTALES TUBO 6" X 7 mm ASTM A500 Gr e

PLATAFORMA VP350 - W14X61 ASTMA36

3

4

CARGAS

Las cargas permanentes provienen del peso propio de la estructura, calculado automática

-mente por el programa más el peso del tablero, soporte del tablero y la baranda.

TableroKg/m2

40

Soporte 1050

Transversalmente llevará 60 kg/ m teniendo en cuenta una separación de

los marcos rígidos de 1.2 m.

Baranda 35 kg / m

Carga Viva. 450

Luego se aplicará sobre la viga del pórtico en H, 540 kg / m cada 1.2 m.

Carga de Baranda

Según A.9.16.l2.1 del CCP 95, los elementos que apoyan la baranda

deben resistir una carga lateral de 450 kg/m

5

Carga de VientoSegún el CCP 95 A.3.6.1.1 la carga mínima debe ser 450 kg/m

Barlovento y en Sotavento respectivamente.

Esto para una velocidad de 160KPH luego para 100 KPH se hace la relación

y 225 kglm en

equivalente y da 88 y 44 kg/m para Barlovento y Sotavento respectivamente.

Carga de Sismo

Se utilizo el espectro dado por la micro zonificación de Bogota, las

Fuerzas se obtuvieron realizando un análisis dinámico.

t3. Temperatura =15 grados.

En el numeral A.9.16.12.2 del CCP 95 se habla del chequeo para el cordón superior

de una estructura en celosía con paso intermedio, como es este caso, y se dan las

Referencias para el cálculo de la longitud efectiva.

Aprovechando las bondades del Staad Pro se hace un análisis de Pandeo por medio

del Stardyne y se determinó la longitud efectiva para el cordón superior de acuerdo a los

diferentes números de paneles que existen en las estructuras, cabe anotar, que en el

chequeo del cordón superior se utilizó un K de 3.3 (mirar resultados de pandeo ).

Los arriostramientos laterales dados por los clevises se modelaron como elementos

que trabajan únicamente a tensión, entonces para las hipótesis que están a compresión

el software automáticamente los inactiva modificando la matriz de rigidez.

ESPECTRO DE DISEÑO PUENTE PEATONAL CAD NORTEZONA

ZONA 3To= 0,5Te= 3,0TL= 5,711= 1

T(s) Sa(g)

° 0,2500,05 0,288

0,1 0,3250,15 0,363

0,2 0,4000,25 0,438

0,3 0,4750,35 0,513

0,4 0,5500,45 0,588

0,5 0,6250,55 0,625

0,6 0,6250,65 0,625

0,7 0,6250,75 0,625

0,8 0,6250,85 0,625

0,9 0,6250,95 0,625

1 0,6251,05 0,625

1,1 0,6251,15 0,625

1,2 0,6251,25 0,625

1,3 0,6251,35 0,625

1,4 0,6251,45 0,625

1,5 0,6251,55 0,625

1,6 0,6251,65 0,625

1,7 0,6251,75 0,625

1,8 0,6251,85 0,625

1,9 0,6251,95 0,625

2 0,6252,05 0,625

Am

3

An

0,25

T(s) Sa(g) T(s) Sa(g)

2,1 0,625 4,2 0,2702,15 0,625 4,25 0,262

2,2 0,625 4,3 0,2542,25 0,625 4,35 0,247

2,3 0,625 4,4 0,2402,35 0,625 4,45 0,233

2,4 0,625 4,5 0,2272,45 0,625 4,55 0,221

2,5 0,6252,55 0,625

2,6 0,6252,65 0,625

2,7 0,6252,75 0,625

2,8 0,6252,85 0,625

2,9 0,6252,95 0,625

3 0,6253,05 0,600

3,1 0,5763,15 0,553

3,2 0,5323,25 0,512

3,3 0,4933,35 0,474

3,4 0,4573,45 0,441

3,5 0,4253,55 0,410

3,6 0,3963,65 0,383

3,7 0,3703,75 0,358

3,8 0,3463,85 0,335

3,9 0,3243,95 0,314

4 0,3054,05 0,295

4,1 0,2864,15 0,278

7

..-O>---roC/) 0,9

~ 0,7u~ 0,5en~ 0,3'0u 0,1~~Q)u«

Espectro de diseñoMicrozonificación ZONA 3

-0,1-1,5

""

0,5 2,5 4,5Período Estructural, T(s)

6,5

ANEXO 1

ANÁLISIS Y DISENO SUPERESTRUCTURA

CONSTAUCCiON

CUNiCASAN PEDAO CLAVER

=..:.--_ _..- .

CAU..E24

\

PLANO DISE~O

43DE

COO~D!N>.()O. '0\1:

UTVOIOS l DlSU¡OS

[Sr.lCiON C.lO IoIOIH(

PU,NT.l LOC.lllZ.lCION

•• o o , , , e • e , o ~ [ ~

i~~~~~~~~~~~~~~~~~;~~i[¡ST::U¡OIO:S:Y~OISENOSDELA TRONCALNORTE QUITO SUR,DESDE LAAVENIDA

PASEO DE LOS LIBERTADORES AL LlI.1IiE DEL

DISTRITO CON SOACHA, EN aOGOlA o.e------~~~~~-"'=-. ------

1:250IIoISTIIUTO O( O(S.l~ROUO URB.lNO

Alcaldla MayorBOlolA D.C.

OISCRO .lROUl!(CTQNICO

147ETPl>:3~~"o •.•.JI<X.AO

14- DWG

loo~;;;;'~"""~""'''C¡;'"'''';;¡¡'''''~"''-----+Nm" lOO~ 1_:?[~~':~.3

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ALZADO· TRAMO PRINCiPAL

""'"'--'=

ALZADO - RAMPA SEPARADOR CENTRAL

"""'--"'"

Ii .J

ALZADO RAMPA COSTADO OCCIDENTAL~ ALZADO RAMPA COSTADO ORIENTAL

"""--'=1_ ••• •• _ •••• _ ••••• _

PLANO DISE~O- ...~,- "'""" 1:200

le.

DlSlRITO CON Sa.\CHA. EN BOGOTIID.C. b==<DO="'__"'=-""CDmAl.=_Y_U_TDAUS_-l.;;1"7r--~~.OWG

~ 002 147ETOE66

66DE

150 2 150 2400 150 2 150

el

_ IHh_~hLi i '1

20

; (5( I

CLEVISES

oo

CLEVISES

2664

el el

DD~rlh_~ h~~li ! i I

I 51

oolO

Idir-If-----II-

ooLO

BARANDAIr---llli-

I

w

p q ARRIOSTRADO INFERIOR\

I...E ~

'\..!:!~ )'t e../

1

11

BARANDA

~lbJlI I

v v w'--

oLOn

oLO

Ese, 1 : 10b~I~----'2814

~ 1

Db J

Client IDUBy JROMERO Dat"21-0ct-02

File Puentetramoprinc1.std DatefTime 14-Nov-2002 14:18

R(j F.Z. INGENIEROS ESTRUCTURALES Job No SheetNo10

Rev

5

JobTitle PUENTE PEATONAL CAD NORTE/ REVISION ESTRUCTURA METALlCA Ref TABLERO 2.40 m LIBRES

Softwarelicensedto F.Z. INGENIEROSESTRUCTURALES PartTRAMO PRINCIPAL

Gllu FZARATE

CARGA PERMANENTE

Prinl Time/Date:14/11/2002 14:48 STAAD.Pro tor Windows Release 2002 Print Run5 of 31

Softwarelicensedto F.Z. INGENIEROSESTRUCTURALES

6 11 Rev~ F.Z. INGENIEROS ESTRUCTURALES Job No SheetNo

PartTRAMO PRINCIPAL

Job Tille PUENTE PEATONAL CAD NORTEI REVISION ESTRUCTURA METALlCA Ref TABLERO 2.40 m LIBRES

By JROMERO Oat~1-0ct-02 Ch FZARATEClient IDU File Puentetramoprinc1.std OatefTime 14-Nov-2002 14: 18

PrintTime/Oate:14/11/2002 14:48 STAAD.Pro tor Windows Release 2002

C2 CARGA VIVA

PrintRun6 of 31

~ F.Z. INGENIEROS ESTRUCTURALES Job No SheetNo Rev

Softwarelicensedto F.Z. INGENIEROSESTRUCTURALES

7 12

PartTRAMO PRINCIPAL

Ref TABLERO 2.40 m LIBRESJobTitle PUENTE PEATONAL CAD NORTEI REVISION ESTRUCTURA METALlCA

By JROMERO Dat"21-0ct-02 C:IQFZARATEClient IDU File Puentetramoprinc1.std DatefTime 14-Nov-2002 14:18

Prinl Time/Date:14/11/200214:48 STAAD.Pro for Windows Release 2002

C3 CARGA VIVA

Print Run7 of 31

Softwarelícensedlo F.l. INGENIEROSESTRUCTURALES

8 13RevR(j F.Z. INGENIEROS ESTRUCTURALES Job No SheelNo

PartTRAMO PRINCIPAL

Job Title PUENTE PEATONAL CAD NORTE/ REVISION ESTRUCTURA METALlCA Ref TABLERO 2.40 m LIBRES

By JROMERO Dal~1-0ct-02 Ch. FZARATE

Clíent IDU File Puentetramoprinc1.std DalefTime 14-Nov-2002 14: 18

PrintTime/Date:14/11/2002 14:48 STAAD.Pro for Windows Release 2002

C4 CARGA VIVA

Print Run8 of 31

Softwarelicensedlo F.Z. INGENIEROSESTRUCTURALES

9 14Rev~ F.Z. INGENIEROS ESTRUCTURALES Job No SheelNo

PartTRAMO PRINCIPAL

JobTille PUENTE PEATONAL CAD NORTE/ REVISION ESTRUCTURA METALlCA Ref TABLERO 2.40 m LIBRES

By JROMERO Dal"21-0ct-02 Chd FZARATE

Clienl IDU File Puentetramoprinc1.std DalelTime 14-Nov-2002 14:18

C5 CARGA VIVA

Prinl Time/Date:14/11/2002 14:48 STAAD.Pro for Windows Release 2002 Print Run9 of 31

R(j F.Z. INGENIEROS ESTRUCTURALESRevJob No SheetNo

10 15

Softwarelicensedto F.z. INGENIEROSESTRUCTURALES PartTRAMO PRINCIPAL

Rel TABLERO 2.40 m LIBRESJobTitle PUENTE PEATONAL CAD NORTE! REVISION ESTRUCTURA METALlCA

By JROMERO Dat"21-0ct-02 Chd FZARATE

Client IDU File Puentetramoprinc1.std DatelTime 14-Nov-2002 14: 18

C6 CARGA VIVA

PrintTime/Date:14/11/200214:48 STAAD.Pro for Windows Release 2002 Print Run 10 01 31

~ F.Z. INGENIEROS ESTRUCTURALES

Chd FZARATE

RevJob No Sheel No1611

Softwarelicensedlo F.Z. INGENIEROSESTRUCTURALES PartTRAMO PRINCIPAL

Job Tille PUENTE PEATONAL CAD NORTE/ REVISION ESTRUCTURA METALlCA Ref TABLERO 2.40 m LIBRES

By JROMERO Dal~1-0ct-02

CHenl IDU File Puentetramoprinc1.std Dalemnne 14-Nov-2002 14: 18

C7 CARGA VIVA

Prinl Time/Dale:14/11/2002 14:48 STAAD.Pro for Windows Release 2002 Prlnl Run 11 of 31

~ F.Z. INGENIEROS ESTRUCTURALES

C:,d FZARATE

RevJob No SheelNo1712

Softwarelicensedlo F.Z. INGENIEROSESTRUCTURALES PartTRAMO PRINCIPAL

Job Tille PUENTE PEATONAL CAD NORTE! REVISION ESTRUCTURA METALlCA Re! TABLERO 2.40 m LIBRES

By JROMERO Dat821-0ct-02

Clienl IDU File Puentetramoprinc1.std DalefTime 14-Nov-2002 14:18

C8 CARGA DE VIENTO

Prinl Time/Dale:14/11/200214:48 STAAD.Pro for Windows Release 2002 Prinl Run 12 of31

RevSheetNoJob NoR(j F.Z. INGENIEROS ESTRUCTURALES 1813

PartTRAMO PRINCIPALSoftwarelicensedto F.l. INGENIEROSESTRUCTURALESRel TABLERO 2.40 m LIBRESJobTitle PUENTE PEATONAL CAD NORTE/ REVISION ESTRUCTURA METALlCA

By JROMERO Dat~1-0ct-02 Chd FZARATE

Client IDU File Puentetramoprinc1.std DatefTime 14-Nov-2002 14:18

" ',', '. " " " """". ',' .• ,.,',

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" """','

.'

CARGA LA TERAL DE BARANDA

PrintTimelDate:14/11/200214:48 ST AAD.Pro for Windows Release 2002 PrintRun 130131

R(l F.Z. INGENIEROS ESTRUCTURALESRevJob No SheetNo

14 19

Softwarelicensedto F.Z. INGENIEROSESTRUCTURALES PartTRAMO PRINCIPAL

Rel TABLERO 2.40 m LIBRESJobTitle PUENTE PEATONAL CAD NORTE! REVISION ESTRUCTURA METALlCA

By JROMERO Dat821-0ct-02 Chd FZARATE

Client IDU File Puentetramoprinc1.std DatefTime 14-Nov-2002 14: 18

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C11 CARGA DE SISMO

PrintTime/Date:14/11/2002 14:48 ST AAD.Pro for Windows Release 2002 PrintRun 14 0131

Softwarelicensedlo F.l. INGENIEROSESTRUCTURALES

15 20Rev

~ F.Z. INGENIEROS ESTRUCTURALES Job No SheetNo

PartTRAMO PRINCIPAL

JobTitle PUENTE PEATONAL CAD NORTE! REVISION ESTRUCTURA METALlCA Ref TABLERO 2.40 m LIBRES

By JROMERO Dat"21-0ct-02 Chd FZARATE

Clienl IDU File Puentetramoprinc1.std DalefTime 14-Nov-2002 14: 18

CHEQUEO DE ESFUERZOS SOBRE EL ACERO

PrintTime/Date:14/11/2002 14:48 STAAD.Pro for Windows Release 2002 Prinl Run 15 of 31