MEMORIA DE CALCULO ESTRUCTURAL

Puente Progresiva 127+240MEMORIA DE CALCULOESTRUCTURAL

INDICE

ITEM CONTENIDO PAGINA

1. DESCRIPCION GENERAL.......................................................................22. ALCANCE Y DESCRIPCION ESTRUCTURAL............................................23. ANTECEDENTES. .........................................................................................24.UBICACIN DEL PROYECTO.35. CODIGOS Y CRITERIOS DE DISEO EMPLEADOS. .................................46. MATERIALES.................................................................................................46.1 Concreto Armado ......................................................................................46.2Acero Estructural ...........................................................................................46.3 Acero de refuerzo............................................................................................47. CARGAS A CONSIDERAR............................................................................58. DESARROLLO................................................................................................59. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.................................................5ANEXOANEXO A.- DESARROLLO DE LOS CALCULOS

1. DESCRIPCION GENERAL.-

El Gobierno Regional de Tacna, viene desarrollando el Proyecto: MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA TA-109, TRAMO: TICACO CANDARAVE, PROVINCIA DE TARATA, CANDARAVE, DEP. DE TACNA, en su fase de ejecucin de obra.

En la progresiva 127+240 de dicha va se ubicar el puente de seccin mixta de l5.00 mts. de Luz, el mismo que se apoyar en 02 estribos de concreto armado tipo mnsula.

2. ALCANCE Y DESCRIPCION ESTRUCTURAL.

La presente memoria contiene el diseo estructural a nivel de ingeniera bsica del Puente que se ubicar en la progresiva 127+240, cuyas caractersticas son las siguientes:

Luz libre = 16.00 m Ancho Calzada = 6.00 m + 2.60m.(sobre ancho) = 8.60 m. Ancho de tablero = 10.20 m Numero de Vanos = 1 Vigas Armadas de Concreto Armado = 4 Tablero: losa de hormign armado de e= 0.20m. Barandas metlicas.

3. ANTECEDENTES.-

El proyecto con cdigo SNIP 104575, denominado : MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA TA 109, TRAMO TICACO CANDARAVE, fue declarado viable por la OPI del Gobierno Regional de Tacna con fecha 28 de octubre del 2012 en referencia al informe Nro. 654-2011-UFE-GGR/GOB.REG.TACNA.

La Gerencia Regional de Infraestructura encarg luego a la sub gerencia de estudios la elaboracin del Expediente Tcnico denominado : MEJORAMIENTO DE LA CARRETERA TA 109, TRAMO TICACO CANDARAVE, PROV. DE TARATA Y CANDARAVE, DEP. DE TACNA, el mismo que fue aprobado mediante Resolucin Gerencial N 178-2012-GRI-GR.TACNA.

La carretera TA-109 (Reclasificada TA-103): Tramo Ticaco - Candarave, presenta una longitud total de 64.155 km. que permitir contar con una infraestructura vial adecuada que permitir el desarrollo de las actividades econmicas y de intercambio comercial en el rea de influencia del proyecto.

Para el rediseo del Puente Progresiva 127+240 se ha tenido en cuenta lo siguiente:

Topografa real de la zona de emplazamiento. Levantamiento de Sub estructura existente (Estribos). Estudio de suelos realizado por la Residencia de obra. Especificaciones LRFD, que contempla mayor exactitud de clculo con el modelo de Carga Viva HL-93.

4. UBICACIN DEL PROYECTO.-

El camino geogrficamente presenta la siguiente ubicacin:LugarProgresivaALTITUD(m.s.n.m)NORTE

ESTE

TicacoKM 97+500.003309.198070952.99388,879.75

Candarave.KM 164+155.003498.288089,759.73366,547.73

MAPA DE UBICACIN DEL PROYECTO

Fin CandaraveInicioTicaco

5. CODIGOS Y CRITERIOS DE DISEO EMPLEADOS.-

Los Manuales, Cdigos y Especificaciones utilizadas para el Diseo del Puente Progresiva 127+240, son los siguientes:

Especificaciones AASHTO para el Diseo de Puentes por el Mtodo LRFD.

Manual de Diseo de Puentes de la Direccin General de Caminos y Ferrocarriles del MINISTERIO DE TRANSPORTES Y COMUNICACIONES.

Especificaciones para el Diseo por Factores de Carga y Resistencia LRFD, para el diseo de puentes carreteros.

Cdigo de Diseo de Hormign Armado ACI-318-05.

Reglamento Nacional de Edificaciones.

6. MATERIALES.-

En el Diseo del puente tipo viga de Luz 15.00 m, se han empleado los siguientes materiales:

6.1 Concreto Armado:

Se ha considerado hacer uso de Concreto fc = 280 kg/cm2, para la Superestructura : Losa de Concreto Armado de e= 0.20m y vigas de Concreto Armado.

En la Subestructura Estribos de apoyo se utilizar Concreto fc = 210 kg/cm2.

6-2Acero de Refuerzo:

Fierro Corrugado ASTM A615 Grado 60 / NTP 341.031 Grado 60 fy = 4,200 kg/cm2.

7. CARGAS A CONSIDERAR.-

7.1 CARGAS PERMANENTES:Las cargas permanentes se han considerado como cargas uniformemente distribuidas o uniformemente repartidas:

Peso propio de los componentes estructurales Peso propio de las veredas Peso propio de la carpeta de rodadura Peso propio de las barandas Presin de Tierras o Empuje horizontal del Suelo Presin vertical del peso propio del Suelo Peso Unitario del Concreto Armado = 2,400 kg/m3. Peso Unitario del Acero = 7,850 Kg7m3. Peso Unitario de la Carpeta Asfltica = 2,250 kg/m3.

7.2 CARGAS TRANSITORIAS Y SOBRECARGAS:Las cargas vivas vehiculares de diseo se reemplazaron a partir de 1993, debido a las configuraciones de camiones ms pesados que en la actualidad transitan por las carreteras, por tanto la carga conceptual que ms se ajusta a los vehculos exclusivos fue adoptada por la AASHTO y se denomina HL-93 (Highway Load).

Sobrecarga Vehicular HL-93

Camin de Diseo

110KN110KN

Tndem de Diseo 1.20 m

9.3 KN/m

Sobrecarga de Carril Distribuida

En nuestro caso para obtener los Momentos Mximos positivos y Cortes se considerar:

Camin de Diseo + Sobrecarga de carril Tndem de Diseo + Sobrecarga de carril

8. DESARROLLO.-

El desarrollo del Clculo Estructural se ha desarrollado en el Anexo A, que se adjunta a la presente, teniendo en cuenta que el puente se encuentra ubicado en curva con radio de 40.00 m y peralte de 7%.

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.-

Se deber poner mucho cuidado con el uso de los concretos en obra, tanto en su resistencia y slump: Recomendndose.- fc = 280 kg/cm2 para losasfc = 210 kg/cm2 para los estribos

De igual manera los estribos llevarn obligatoriamente drenes en el contorno de los talones de los cimientos como en la parte posterior de las pantallas, para evitar la subpresin del agua en tiempo de lluvias.

ANEXO A

DESARROLLO DE LOS CALCULOS

1.0 GEOMETRIA DEL TABLERO.-

2.0DISEO DEL TABLERO.- Predimensionamiento: Espesor de la losa ts.

S = 2.30 m = 7.55 ft.

Se asumi un peralte de la losa ts = 0.20 m.

Cargas Muertas: Entre vigas

Losa de Concreto = 0.20 x 2.40 tn/m =0.48tn/mCarpeta Asfltica=0.05 x 2.25 tn/m =0.11tn/mCM = 0.59tn/m Momento por Carga Muerta:Entre vigas:

En el volado: Tenemos adicionalmente el peso de la vereda y la baranda:Vereda=0.10 x 2.40 tn/m =0.24tn/mBaranda=0.10 tn/m.

VEREDA0.24 Tn/m2BARANDA 0.10 Tn/m

1.025m

Momento en el volado por carga muerta:

Momento por Sobrecarga :

P = Carga del eje ms pesado en libras = 32,000 lb.S = 2.30 m. = 7.55 ft.

Factor de Impacto:

Momento por Impacto:

Momento de diseo segn LRFD:

Acero de refuerzo:Cuanta mnima = 0.0033 segn ACI

Area mnima de acero = 0.0033x100x20 = 6.60 cm/m

Area de acero segn clculo = 5.81 cm/m se ha considerado 5/8 @ .20m arriba y abajo.

3.0DISEO DE VIGAS:Para el diseo de las vigas se ha hecho uso del programa SAP 2000 versin 14, que cuenta con el mdulo Bridge, para la modelacin de puentes:

Cargas consideradas:

Donde : Dead = peso propio Asfalto= 2,250 Kg/m3Vereda= 480 Kg/m2Baranda= 100 Kg/mMove 1 = carga mvil HL-93, que se define en siguiente pantalla

Luego de correr el programa tenemos los resultados de los momentos y cortes para vigas:

Diagrama de momentos para viga exterior ms desfavorable

Diagrama de Cortes para viga exterior ms desfavorable

Clculo del Acero de refuerzo de las vigas.-

b = 0.50 m.h = 1.30 m.d = 1.20 m.Mu = 352,450 Kg m.Acero fy = 4,200 kg/cm2 Concreto fc = 280 Kg/cm2.

4.0DISEO DE ESTRIBOS:

Predimensionamiento:

Valores de eValores de h

e1=(m)0.25h1=(m)0.90

e2=(m)0.80h2=(m)0.50

e3=(m)0.60h3=(m)8.00

e4=(m)6.40h4=(m)1.20

e5=(m)0.30h5=(m)8.00

e7=(m)3.50H = (m)10.60

Cargas Actuantes

CALCULO DE CARGAS VERTICALES

CARGASe = (m)h = (m)Peso U.(tn/m3)Subtotal (Tn/m)

P10.2500.902.400.54

P20.8000.502.400.96

P30.6008.002.4011.52

P46.4001.202.4018.43

P50.3008.002.402.88

P63.3002.001.7511.55

P73.5008.001.7549.00

CALCULO DE FUERZAS HORIZONTALES

CARGASKh = (m)Peso U.(tn/m3)q (tn/m2/m)Factor CargaH (m)Subtotal (Tn/m)

P s/c0.330.611.750.351.0010.603.734

P t0.3310.601.756.120.5010.6032.444

P t/s0.510.601.759.280.2010.6019.663

ESTABILIDAD DEL MURO

CARGAS VERTICALES

TIPOCARGA(Tn/m)BRAZOMOMENTO(A)

P10.542.9751.607

P20.962.7002.592

P311.522.60029.952

P418.433.20058.982

P52.882.2006.33634.33PESO MURO

P611.554.75054.863

P749.004.650227.850382.181MTO ESTAB.

P DL4.0302.5510.277

P HL-933.3002.558.415

F0.1659.701.601

Ps/c3.7345.119.044

CARGAS HORIZONTALES

P s/c3.7345.319.791

P t32.4443.18103.172

P t/s19.6636.36125.057

CHEQUEO DE ESTABILIDAD Y PRESIONES:

CASO I: SIN PUENTE Y SIN SOBRECARGA

FZAS DESESTABILIZADORAS

EMPUJE DEL RELLENO32.444Tn.

MOMENTO DE VOLTEO103.172Tn-m.

FZAS ESTABILIZADORAS

CARGA VERTICAL (EST.+ RELL)94.88Tn.Rfv=4.028m.

MOMENTO ESTABILIZADOR382.181Tn-m.

UBICACIN DE RESULTANTE

X =2.94m.

e = B/2 - x0.26m.

PRESIONES EN LA BASE= P/A Mc/II = 21.845m4.

M =24.613Tn-m.

1=18.43Tn/m

2=11.22Tn/m

CASO II: SIN PUENTE Y CON RELLENO SOBRECARGADO

FZAS DESESTABILIZADORAS

EMPUJE DEL RELLENO+S/C36.178Tn.

MOMENTO DE VOLTEO122.963Tn-m.

FZAS ESTABILIZADORAS

CARGA VERTICAL (EST.+RELL.)98.616Tn.

MOMENTO ESTABILIZADOR401.225Tn-m.

UBICACIN DE RESULTANTE

X=2.822m.

e= B/2 - x0.378m.

PRESIONES EN LA BASE= P/A Mc/II =21.845m4.

M =37.309Tn-m.

1=20.874Tn/m

2=9.944Tn/m

CASO III: ESTRIBO DESPUES DE CONSTRUIDO EL PUENTE

FZAS DESESTABILIZADORASFUERZABRAZOMTO

EMPUJE DEL RELLENO32.4443.18103.172

EMPUJE DEBIDO A S/C3.7345.3019.791

FZA DE FRENADO 5%PL0.16510.201.683

=36.343124.646

FUERZAS ESTABILIZADORASFUERZABRAZOMTO

CARGA VERTICAL (EST.+RELL.)94.884.028382.181

CARGA DEBIDA A S/C3.7344.75017.737

REACCION POR PP SUPERESTR.4.0302.55010.277

REACCION POR S/C SUPEREST.3.3002.5508.415

=105.95418.61

UBICACIN DE RESULTANTE

X =2.775m.

e= B/2 - x0.425m.

PRESIONES EN LA BASE= P/A Mc/II =21.845m4.

M =45.063Tn-m.

1=23.155Tn/m

2=9.953Tn/m

CONCLUSIONES :

Se puede observar que el factor de Seguridad al volteo en los 3 casos es superior a 3 y la Resultante para todos los casos queda en el tercio medio de la base, por tanto en la zapata se presentan slo esfuerzos de compresin, y los esfuerzos se encuentran en el rango de 0.9 < t < 2.3 kg/cm2, que es satisfactorio teniendo en cuenta que en el Caso III se considera la sobrecarga que es una carga temporal ms el frenado.