Universidad Veracruzana Ingeniera Civil

Facultad de Ingeniera Diseo de Puentes

Diseo de PuentesIng. Fernando Marcial Martnez

Diseo de un puente por:Gutirrez Castillo Eric Luna Martnez Yazmin Beltrn Cortes Milton

Diseo de puentes

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Diseo de PuentesAntecedentes. Diseo de un puente vehicular tipo autopista, en camino federal, con un modelo de carga IMT66.5, para tres claros de 35m, un ancho de calzada de 15m y formado con trabes de cajn 170, de concreto presforzado, y vigas simplemente apoyadas.

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Diseo de losa=Anlisis de cargas de la Losa del puente= 1) Cargas muertas Losa Carpeta de rodamiento Cargas Muertas 2) Cargas vivas (Especificaciones en las normas NPRY 07) La carga sobre una rueda trasera de un camin del modelo IMT-66.5 ser 3) Cargas de impacto (Especificaciones de las normas NPRY 03) Los elementos mecnicos por carga viva se incrementaran por efecto del impacto un 25% por que el elemento mecnico es producido por mas de tres ejes (desglosado en un modelo IMT 66.5) =Clculo de los elementos mecnicos= Carga Muerta

Carga Viva + Impacto

=Materiales= Concreto: =Constantes de Diseo= Resistencias Reducidas Acero:

Porcentaje de acero en falla balaceada

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Cuando

el coeficiente

Para elementos que no van a resistir fuerzas ssmicas (Losa). El porcentaje de acero mximo se considera como un 90% del acero de la falla balanceada:

ndice de refuerzo mximo:

=Momentos de Diseo= Factores de carga y resistencia NTC-04

Momento de servicio

Momento ultimo

Para el diseo de losas se consideran 100cm de ancho. =Dimensionamiento del peralte de la losa= -Secciones rectangulares sin acero de compresin (NTC-04)

=Clculo del acero de refuerzo= Dimensiones de la seccin: -Refuerzo longitudinal

Diseo de puentes De la ecuacin (2.4), el ndice de refuerzo queda definido como:

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Donde:

Con:

-Porcentajes de acero mximo y mnimo (NTC-04)

-rea de acero requerida

-rea de acero proporcionada:

-Separacin del refuerzo longitudinal:

Se colocaran -Refuerzo Transversal (mnimo de acuerdo con el reglamento)

-Separacin del refuerzo transversal:

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Diseo de una viga longitudinal Interior=Materiales= Concreto: Acero:

=Propiedades geomtricas de la seccin= Seccin simple

Seccin Simple Seccin A B C D E F G Sumas 1760.00 165.60 550.80 159.82 805.00 154.55 14024.40 85.90 -546.00 153.90 -9705.47 96.70 -554.50 20.91 6334.23 291456.00 88028.86 124412.75 1204695.96 -84029.40 -938518.95 -11594.60 674450.622 48265113.60 14068771.77 19227990.51 103483382.96 -12932124.66 -90754782.37 -242442.98 81115908.83 11357.86 520.87 3280.37 26403882.69 -2217.28 -12715221.63 -4561.86 13697041.02 19953786.9 6244628.3 9126590.02 158999937 -6190208.88 -110034591 -6286576.6 71813565.6

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=Anlisis de cargas sobre la viga= a) Carga muerta Peso de la Losa Capa de Rodam Peso de la Viga

Calculo del momento flexionante por carga muerta

b) Carga viva Modelo de cargas vivas vehiculares IMT-66.5, para el anlisis transversal o tridimensional de puentes y estructuras similares. Para claros entre 30 y 90 mts (NPRY-CAR)

-Clculo del momento mximo producido por las cargas concentradas

1. Calculo del paso de la resultante del tren de cargas

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2. Primer momento mximo:

Calculo de las reacciones en la viga suponiendo que el tren de cargas se encuentra a la mitad de la distancia entre la fuerza resultante y la fuerza aplicada en C.

Calculo del primer momento mximo sobre la lnea de accin de la fuerza aplicada en C.

3. Segundo momento mximo:

Calculo de las reacciones en la viga suponiendo que el tren de cargas se encuentra a la mitad de la distancia entre la fuerza resultante y la fuerza aplicada en B.

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Calculo del primer momento mximo sobre la lnea de accin de la fuerza aplicada en B.

El momento mximo mvil es:

4. Calculo del contante mximo:

Calculo de las reacciones en la viga suponiendo que el tren de cargas se encuentra a un metro de distancia del apoyo E.

=Determinacin de la seccin compuesta= -Clculo del ancho del patn superior La que resulte menor de las siguientes expresiones: 1. de la longitud del claro:

2. Doce veces el espesor del alma de la viga:

Diseo de puentes 3. La separacin entre las vigas (S):

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Por tanto el ancho de patn efectivo ser:

Debido a que la losa tiene una resistencia menor a la resistencia de la trabe es necesario calcular una relacin modular y multiplicar dicha relacin por el ancho efectivo del patn superior: El modulo elstico del concreto se determinara por la siguiente ecuacin:

La relacin modular es entonces:

Por tanto el ancho del patn superior es:

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Seccin Compuesta

Seccin Compuesta Seccin A B C D H E F G Sumas 1760.00 550.80 805.00 14024.40 3200.00 -546.00 -9705.47 -554.50 9534.23 165.60 159.82 154.55 85.90 180.00 153.90 96.70 20.91 291456.00 88028.86 124412.75 1204695.96 576000.00 -84029.40 -938518.95 -11594.60 1250450.62 48265113.60 14068771.77 19227990.51 103483382.96 103680000.00 -12932124.66 -90754782.37 -242442.98 184795908.83 11357.87 520.87 3280.37 26403882.69 106666.67 -2217.28 -12715221.63 -4561.86 13803707.70 30274328.06 9474488.576 13847064.82 241238230.9 55044232.83 -9391922.227 -166946922 -9538133.471 164001367.50

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Propiedades Geomtricas Seccin Simple Seccin Compuesta

=Fuerza inicial de presfuerzo=

Donde: = fibra extrema en tensin.

= distancia al centroide del acero de presfuerzo, medida a la fibra extrema (Propuesta).

=excentricidad inferior de la seccin simple.

= momento por carga muerta.

= momento por carga viva.

La fuerza de presfuerzo es entonces:

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=Numero de torones requeridos= Se propone suponer = Esfuerzo a la ruptura. El rea de un torn de ; y unas prdidas de 20%

Se usaran 44 torones de en dos camas de 19 torones y una tercera de 6 torones. La excentricidad del presfuerzo es entonces:

=Clculo de prdidas de presfuerzo= Por Acortamiento Elstico:

=Modulo de elasticidad del acero de presfuerzo. =Modulo de elasticidad del concreto en transferencia. =Suma de esfuerzos en el CG en los torones debido al PP del elemento y de la fuerza de presfuerzo en la transferencia.

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=Resistencia a la compresin a la edad en que ocurre la transferencia.

Se recomiendan las perdidas por acortamiento elstico y por relajacin instantnea del orden del 7%: Por lo que tensaremos a los torones a: La fuerza de presfuerzo es:

=distancia entre ejes centroidales de las seccin simple y del acero de presfuerzo. =Momento producido por el peso propio de la viga.

Por Relajacin Instantnea:

Nota: La transferencia se efecta 18 hrs despus del tensado y el esfuerzo de fluencia del acero de presfuerzo es de .

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Que es equivalente al 1% del

.

El esfuerzo en el torn inmediatamente despus de la transferencia ser y despus de que han ocurrido las prdidas inciales por acortamiento (6%) y relajacin instantnea (0.7%) es: Que es menor que el esfuerzo permisible. Por Flujo Plstico:

Por Contraccin: =Humedad anual relativa en porcentaje (%). El puente estar en un ambiente con una humedad promedio del 80% (Este valor se puede encontrar en el manual CFE).

Por Relajacin diferida:

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Tabla de resumen de prdidas Perdida Acortamiento elstico Relajacin Instantnea Flujo plstico Contraccin Relajacin diferida TOTAL

El esfuerzo resultante y la carga final son:

=Diseo elstico al centro del claro= Esfuerzo final en la fibra inferior:

El esfuerzo final en la fibra inferior al centro del claro es mayor que el admisible, por tanto, debern revisarse los clculos o en su defecto proponer un nuevo diseo. Esfuerzo final en la fibra superior:

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=Revisin a la ruptura= Los momentos de servicio y ltimo son, respectivamente,

El peralte del bloque de compresin es mayor que el espesor de la losa. Por ello una parte de la fuerza de compresin esta aplicada en el patn superior de la seccin de cajn. A continuacin se obtiene el momento resistente considerando que la compresin afecta a dos reas con distintas resistencias del concreto. Se obtiene primero una fuerza firme. conocida, que es la compresin aplicada directamente sobre el

La siguiente ecuacin se considero tomando en cuenta que el bloque de compresin que le corresponde a la seccin de cajn tambin trabaja como una seccin rectangular, esto trae consigo un cierto error.

De la ecuacin anterior se despeja a:

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El momento resistente es entonces:

=Revisin del cortante= La revisin se efectuara a un metro del apoyo derecho E

Como h>70cm y h/b=190/8=23.75>6, es necesario reducir el

un treinta por ciento por cada uno se tomo como

de ambos casos. Para este ejemplo no se considera la reduccin debido a que

En ningn caso se admitir que:

Diseo de puentes Calculo del refuerzo por tensin diagonal El cortante lo tomaran 2 ramas de estribos del #3

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Adems: Se usaran estribos del # 3 @ 10 cm desde los extremos del elemento hasta una longitud de L/4. Nota: es necesario calcular la separacin de estribos para una distancia despus de L/4 y hasta el centro del claro. =Revisin por acero mnimo= Se debe garantizar que Para obtener el agrietamiento. Se calcula como: debemos calcular que en este caso es el momento de servicio que produce

Es conocido y es el momento debido al peso propio y al peso de la losa.

El momento de agrietamiento se obtiene de:

=Revisin de Deflexiones= Las deflexiones debern ser menores que la permisible:

Contraflecha.- se obtiene con el peso propio y la fuerza de presfuerzo con perdidas iniciales y el concreto al 80% de su capacidad.

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Flecha final.-