Manual para El Diseño de Puente Losa HP50g AASHTO - LRFD

 

 

Dedicado a mis grandes motivaciones FRANCISCO, JUANA, THIAGO Y CYNTHIA. A pesar de la distancia siempre estarán en lo más profundo de mi corazón

 

INDICE

............................................................. .............................................................. ............................................................. ............................................................. ....................................... ......... 1 NOMENCLATURA ............................. .............................................................. .............................................................. ............................................................. ............................................................. ....................................... ......... 2 INTRODUCCION .............................. .......................................................... ............................................................. ...................................................... ........................3 DISEÑO DE PUENTE LOSA (AASHTO LRFD) ........................... .......................................................... .............................................................. ............................................................. ............................................................. .................................. .... 3 1. CONCEPTO BÁSICO .......................... 2. ESTUDIOS BÁSICOS. .......................... .......................................................... ............................................................... ............................................................. ........................................................... .............................3 3. CARGAS ACTUANTES .......................... .......................................................... ............................................................... ............................................................. ........................................................... .............................3 4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UN PUENTE-LOSA .............................. ............................................................. ............................................................ .............................4 5. PARTES DE UN PUETE-LOSA. .............................. ............................................................ ............................................................. ............................................................. ............................................ .............. 5 INSTALAMOS EL PROGRAMA “PUENTE LOSA” PARA CALCULADORAS HP 50g. ........................... .............................................. ...................6 .......................................................... .............................................................. ............................................................. ............................................................. ....................................... ......... 7 6. APLICACIÓN Nº1 .......................... ............................................................ ............................................................. ............................................................. ............................................ .............. 8 6.1. PREDIMENSIONAMIENTO .............................. 6.2. METRADO DE CARGAS ............................. ............................................................ .............................................................. ............................................................. ...................................................... ........................9  6.3. DISEÑO POR FLEXION EN EL PUNTO MAS CRÍTICO ........................... .......................................................... .......................................................... ...........................10  6.4. CALCULO DE LA LINEA DE INFLUENCIA PARA MOMENTOS ............................. ........................................................... .......................................... ............13 6.5. CALCULO DEL AREA Y ESPACIAMIENTO ESPACIAMIENTO DE ACEROS .......................... ......................................................... .......................................................... ...........................14  ........................................................... ............................. ............................................................. ............................................................. ..................................... ....... 15 6.6. DELDEL ACERO PRINCIPAL 6.7. CORTE CALCULO ACERO DE REPARTICIÓN REPARTICIÓN (Ar) Y ACERO POR TEMPERATURA TEMPERATURA (At). ................................17   6.7. CALCULO DE LA LINEA DE INFLUENCIA POR CORTANTE ............................ .......................................................... ............................................... ................. 21  ......................................................... ............................................................. ............................................................. .......................................... ............ 23 6.8. DISEÑO DE VIGA SARDINEL ........................... ............................................................ .......................................... ............24   6.9. AREA DE ACERO Y ESPACIAMIENTOS EN VIGA SARDINEL .............................. BIBLIOGRAFIA ............................. ............................................................. .............................................................. ............................................................. ............................................................. .......................................... ............ 26  ANEXOS ........................... ......................................................... .............................................................. ............................................................... ............................................................. ......................................................... ...........................27  ANEXO 1 .......................... ........................................................ .............................................................. ............................................................... ............................................................. ......................................................... ...........................28 ANEXO 2 .......................... ........................................................ .............................................................. ............................................................... ............................................................. ......................................................... ...........................29

 

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NOMENCLATURA

Lc Ac n°c w

= Luz de cálculo. = Ancho del carril. = Número de Carriles. = Ancho del puente.

Q D m E

= Cargas del camión de diseño. = Distancias entre los ejes del camión de diseño. = Presencia de carga múltiple. = Ancho equivalente. equivalente.   = Peso por carga muerta.    = Peso por carga viva.   = Sobre carga del camión de diseño. n = Factor que relaciona a la ductilidad redundancia e importancia operativa.    = Factor de carga (Anexo 1)     = Factor de carga (Anexo 1)     = Factor de carga (Anexo 1) = Fluencia del acero. f’y d = Peralte de la losa. B1 = Depende de la resistencia del concreto. f’c = Resistencia del concreto a la compresión. b = Ancho tributario. S = Separación de varillas. As = Área de aceros. a = Profundidad del rectángulo equivalente de WIDNET. S (1/4”) = Separación de aceros con varillas de 1/4 pulgada. S (3/8”) = Separación de aceros con varillas de 3/8 pulgada. S (1/2”) = Separación de aceros con varillas de 1/2 pulgada. S (5/8”) = Separación de aceros con varillas de 5/8 pulgada. S (3/4”) = Separación de aceros con varillas de 3/4 pulgada. S (1”) = Separación de aceros con varillas de 1 pulgada. As (min) = Acero mínimo. Ø = Factor de resistencia para fuerza cortante. Pt = Carga de un eje del tándem. Mu = Momento último.

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INTRODUCCION

Por donde quiera que el hombre camine y observe siempre encontrará a su paso una infinidad de obstáculos los cuales impedirían el normal traslado de un lugar a otro ya sea a personas, animales o cosas. Dichos obstáculos podrán ser salvados por todo tipo puentes, el presente manual para calculadoras HP 50g Diseña puentes tipo losa y realiza las respectivas verificaciones o chequeos según el método AASHTO LRFD , para lo cual el usuario deberá ingresar datos en las unidades específicas según el requerimiento del programa.

MOQUEGUA-PERU OCTUBRE 2016

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DISEÑO DE PUENTE LOSA (AASHTO LRFD)

1.CONCEPTO BÁSICO:  Son hechos de concreto armado y se uusan san generalmente para cubrir luces pequeñas de 4 m – 12 m en el caso de tramos simplemente apoyados 2. ESTUDIOS BÁSICOS.

1.1 Estudios Topográficos. 1.2 Estudios de Hidrología e Hidráulica. 1.3 Estudios Geológicos y Geotécnicos. G eotécnicos. 1.4 Estudios de Riesgo Sísmico. 1.5 Estudios de Impacto Ambiental. 1.6 Estudios de Tráfico. 1.7 1.8 Estudios Estudios Complementarios. de Trazo y Diseño Vial de los Accesos. 1.9 Estudios de Alternativas a Nivel de Anteproyecto. Anteproyecto. 3. CARGAS ACTUANTES

a) PESO PROPIO Losa estructural de concreto Viga sardinel o vereda b) CARGA MUERTA Asfalto Barandas c) CARGA VIVA Sobre carga vehicular, siendo recomendado recomendado por el M.T.C. el camión HL-93

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Fig. 01 Camión y Tándem de Diseño.

4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE UN PUENTE-LOSA

a) VENTAJAS: Es una estructura sólida. Son fáciles de construir. b) DESVENTAJAS: Solo se pueden utilizar hasta 12m.

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5. PARTES DE UN PUETE-LOSA.

Fig. 02 Partes de un Puente Losa.

Fig. 03 Vista de la luz de cálculo y espesor de un Puente Losa.

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INSTALAMOS

EL PROGRAMA “PUENTE LOSA” PARA

CALCULADORAS HP 50g

Librería 1050

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6. APLICACIÓN Nº1: En la ciudad de Moquegua se desea  desea diseñar el puente losa con las siguientes características:

Lc = 8.00 m N° carriles =3 Ancho de carril=3.6 2 bermas de 1.00 m f’c = 280 Kg/cm2 Peso de Baranda = 0.4 T/m    = 2.4 T/m2     = 2.25 T/m2

Fig. 04 Vista longitudinal del Puente Losa.

Fig. 05 Vista de la sección transversal del Puente Losa. EDWIN ALBERTO NINARAQUI C.

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6.1. PREDIMENSIONAMIENTO PREDIMENSIONAMIENTO

Lc Ac n°c w

=8m = 12.8 m =3 = 13.3 m

-  Por practicidad vamos le asignamos asignamos un espesor de 0.5 m. -  El ancho equivalente equivalente por por carril será de 3.314 m.

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Fig. 06 Vista de ancho equivalente (E).

6.2. METRADO DE CARGAS

PESO DE LA LOSA (  ) (0.5)(1)(2.4) = 1.2 T/m PESO DEL ASFALTO (  ) (0.07)(1)(2.25) = 0.158 T/m PESO DEL TANDEM (S/C HL-93) Para el presente ejercicio se optara por diseñar solo con el Tándem. S/C HL-93 = 0.97 T/m

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Fig. 07 Vista de cargas del Tándem de Diseño.

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6.3. DISEÑO POR FLEXION EN EL PUNTO MAS CRÍTICO

Según el teorema de BARET hallamos el centro de cargas del camión.

Fig. 08 Detalle de las cargas del tándem.

Por Estática

R = 11.2+11.2 = 22.4 Tn R(X) = 11.2(1.2) X=

 

 = 0.6 m

Fig. 09 Resultante de las cargas del tándem. EDWIN ALBERTO NINARAQUI C.

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Hallamos el centro de luz entre la resultante calculada y la carga más cercana.

Fig. 10 Centro de Luz entre la resultante y la carga más cercana.

Hacemos que el centro de luz del tándem coincida con el centro de luz del puente.

Fig. 11 Cargas del tándem con respecto al Centro de Luz.

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6.4. CALCULO DE LA LINEA DE INFLUENCIA PARA MOMENTOS

(Según MULLER BRESLAU) Para un Estado Limite de Resistencia I  según la ecuación fundamental LRFD. L Q D m E                   

=8 = [  = [  = 0.85 = 3.314 = 1.2 = 0.16 = 0.97 = 1.05 = 1.25 = 1.50 = 1.75

 ]   ] 

(según fig. 11) (según fig. 11)

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6.5. CALCULO DEL ÁREA Y ESPACIAMIENTO DE LOS ACEROS

Con Mu= 5058800 Kg-cm calculado anteriormente. f’y = 4200   d = 44   

B1 0.85 ⁄  f’c == 280 b = 100   

En esta oportunidad le asignaremos como Acero Principal a nuestro puente varillas de 1” a cada 15cm por practicidad.  EDWIN ALBERTO NINARAQUI C.

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6.6. CORTE DEL ACERO PRINCIPAL

Con los cálculos hechos previamente tomamos como datos: S = 0.15 m As = Area del fierro utilizado = 2.85   d = 44    f’c = 280 ⁄  f’y = 4200  

NOTA: Para ubicar el punto de corte , activamos nuevamente nuevamente la opción “DISEÑO POR FLEXION” del presente programa , y con tanteos en la opción “X=” (Punto crítico de corte) hacemos que “Mu” coincida con este último “Mu” calculado. 

Después de algunos tanteos se ha podido llegar a la conclusión de que cuando X= 1.8075 m. da como resultado resultado un valor muy aaproximado proximado a Mu= 3024431 Kg-cm. EDWIN ALBERTO NINARAQUI C.

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Sabemos que por por practicidad los puntos de corte corte de los aceros deben de ser múltiplos de 5 ó 10 , así que para este caso podemos determinar que el punto de corte se encuentra a 1.80 m desde cada extremo del puente.

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6.7. CALCULO DEL ACERO DE REPARTICIÓN (Ar) Y ACERO POR TEMPERATURA (At)

= 1750 (si es paralelo al trafico)

= 3480 (si es perpendicular al trafico)

Para el acero longitudinal y transversal le asignaremos a nuestro puente varillas de 3/4” a cada 30 cm por practicidad.  

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Fig. 12 Distribución de aceros, visto desde abajo.

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Fig. 13 Distribución de aceros, visto desde arriba.

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Fig. 14 Detalle de aceros de la sección transversal del Puente Losa.

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6.7. CALCULO DE LA LINEA DE INFLUENCIA POR CORTANTE

(Según MULLER BRESLAU)

Fig. 15 Detalle de punto crítico de corte “X”. 

Distancia del eje del apoyo hasta la cara del estribo igual a 0.25 como mínimo. d = peralte de la losa medido desde la cara del estribo. X = Punto crítico de corte X = 0.25+d = 0.25+0.44 = 0.69m

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NOTA : Si la losa no es capaz de resistir los esfuerzos de corte entonces emitirá el mensaje “ INCREMENTAR Ts “ , en este caso la altura de la losa es óptima por lo que emitió el mensaje “ OK CONTINUAMOS” 

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6.8. DISEÑO DE VIGA SARDINEL

Fig. 16 Detalle de cargas actuantes en la Viga Sardinel.

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6.9. AREA DE ACERO Y ESPACIAMIENTOS EN VIGA SARDINEL

Altura de la viga sardinel igual a 0.75 m. Recubrimiento igual a 0.06 m. d = 0.75 – 0.06 = 0.69 m

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Área de un Ø de 3/4" es igual a 2.84  , y dos Ø de 3/4" suman 5.68  en la zona de acero mínimo. En la zona para el acero principal se colocaran 2 Ø de 3/4" más 2 Ø de 5/8" los cuales suman 5.68 + 4 = 9.68   En la zona del acero lateral l ateral se colocaran varillas con Ø de 1/2"

Fig. 17 Detalle de aceros de la Viga Sardinel.

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BIBLIOGRAFIA “AASHTO LRFD BRIDGE”  Design Specifications Customary U.S. Units 2012

Ministerio de Transportes y Comunicaciones Comunicaciones Dirección General de Caminos y Ferrocarriles Dirección de Normatividad Vial “Manual de Diseño de Puentes”  Lima- Perú “Puentes” con AASHTO LRFD 2012  Fifth Edition Ing. Arturo Rodríguez Serquen Peru-2012 “Diseño de Puentes”  Facultad de Ingeniería y Arquitectura Ing. Elsa Carrera Cabrera Universidad Nacional de Ingeniería Lima-Perú

Apuntes en Clase del curso “Puentes y obras de Arte”  Universidad José Carlos Mariátegui Ing. Fredy Jaime Calcin Adco Moquegua-Perú 2016

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ANEXOS

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ANEXO 1 TABLAS DE COMBINACIONES DE CARGA Y FACTORES DE CARGA

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ANEXO 2 PANEL FOTOGRAFIC FOTOGRAFICO O

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