PUENTE ARCO1.- INTRODUCCINEn el presente trabajo se desarrollara el anlisis de un puente arco tomando en cuenta solicitaciones dinmicas y estticas.Se eligi un puente arco de tablero intermedio con tipologa mixta de elementos de hormign y cables.2.- CARACTERSTICAS DE PUENTE.Luz del puente = 270 m.Numero de vas = 3

Clculo de la flecha:

Flecha / luz = 40 / 270

Datos de la plataforma: Ancho de la plataforma : 13.45 metros.Ancho de la calzada : 3.8 metros.Ancho de calzada peatonal : 1.03 metros.

Caractersticas de los materiales, normas y software utilizados:Datos adoptados:Concreto de Alta Resistencia del arco: fc=500 kg/cm2Concreto del tablero: fc=280 kg/cm2Acero de refuerzo: fy=4200 kg/cm2Resistencia del acero del cable fs : 18729 (Kg/cm2).Peso especfico del hormign armado del arco: 2500 kg/m3 Peso especfico del hormign armado del tablero: 1700 kg/m3 (Concreto Estructural Liviano)Coeficiente de amortiguacin del hormign: 9%Mdulo de elasticidad del hormign del arco: Ec=wc1.5*0.14* fc0.5 = 391312 kg/cm2Mdulo de elasticidad del hormign del tablero: Ec=wc1.5*0.14* fc0.5 = 164203 kg/cm2Coeficiente de Poisson: 0.20Norma empleada: ACI 318-08, UBC 97Nombre del Software empleado: Sap2000 v14.0.0

3.- ALCANCE DEL PROYECTO.

Simulacin Estructural:La asimilara a un modelo estructural de sistemas de Prtico o sistema Dual de forma tridimensional. Para ello se asocia tanto las vigas como las columnas como elementos unidimensionales, denominados frames en tanto los puntos de los puntos de interseccin de los mismos como nodos joints. En el segundo sistema aparte de lo anterior se utilizan muros estructurales y losas macizas, Idealizadas como elementos shell para luego discretizarlos.

Consideracin Dinmica del Viento:La altura del edificio es el principal factor para escoger los criterios de anlisis estructural y dimensionamiento ms adecuados. En este sentido si el coeficiente de esbeltez es mayor a 5 entonces es imprescindible el anlisis del viento dinmicamente, limitando las deformaciones en funcin del periodo propio.Esta consideracin dinmica del viento se resuelve con el software Sap2000 bajo el influjo de la opcin Time History Function donde se refleja la variacin del impacto del aire en forma de fuerzas en los nudos a travs del tiempo.

Consideracin Dinmica del Sismo:Para las cargas de naturaleza ssmica es necesario recurrir a un anlisis de tipo dinmico, el anlisis modal espectral (o mtodo de la respuesta espectral), es un mtodo ventajoso para estimar los desplazamientos y fuerzas en los elementos de un sistema estructural. El mtodo implica el clculo solamente de los valores mximos de los desplazamientos y las aceleraciones en cada modo usando un espectro de diseo para este caso el espectro de diseo de la norma UBC97, el mismo que representa el promedio a la envolvente de espectros de respuestas para diversos sismos, con algunas consideraciones adicionales expuesto en los cdigos de diseo. Luego se combinan estos valores mximos, por ejemplo mediante un promedio ponderado entre la media y la raz cuadrada de la suma de los cuadrados de tales valores mximos; otro mtodo es el de la combinacin cuadrtica completa (mtodo CQC) que considera adems de una correlacin entre los valores modales mximos. De este modo, se obtiene los valores ms probables de desplazamientos y fuerzas. Esta consideracin de dinmica del sismo se resuelve con el software Sap2000 bajo el influjo de la opcin Response Spectrum donde se refleja el espectro de respuesta del sismo que actuara sobre la estructura.

DETERMINACIN DE CARGASAntecedentes: Esta etapa del proyecto est destinada a definir las distintas acciones y sus magnitudes de las mismas que por cierto recaer en los distintos elementos estructurales.Como es proceder deberemos generar un modelo estructural de la edificacin que simulara los elementos estructurales llmense vigas, columnas, soportes, fundaciones, etc. Estos elementos sern sustituidos por barras o nodos que por su carcter unidimensional solo soportaran cargas lineales o puntuales. Por tal causa las cargas que en la realidad se comporten de diferente manera a esta (lineal o puntual), deberemos equipararlas con cargas de ese tipo tratando de que los efectos sean casi similares.Acciones permanentes o cargas muertas (CM). Este tipo de cargas se denominan como permanentes por el hecho de que actan en toda circunstancia ya que constituyen la misma estructura, estas pueden ser: Peso propio de los elementos estructurales: Peso de columnas, vigas, losas.Peso propio de unidades constructivas: Techo, Muros.Peso de instalaciones fijas, etc.Acciones variables o cargas vivas (CV)Se diferencian de las anteriores porque su accionar es aleatorio en el tiempo. De igual forma pueden constituirse de forma concentrada o distribuida. Entre las ms importantes, se tienen las siguientes Acciones:Acciones variables : Peso de las personas, muebles, instalaciones amovibles, productos almacenables, vehculos, etc.Acciones climticas, varan con la accin del viento, lluvia, nieve, etc.Acciones del terreno, se deben a su peso y fuerzas de empuje del terreno, sismo.Acciones variables debidas al proceso de construccin.

DIMENSIONES DE ELEMENTOSELEMENTODIMENSION [cm x cm]

Columnas Inferiores60 x 30

Viga de Apoyo40 x 30

ELEMENTO TABLEROESPESOR [cm]

Losa16

Escalera16

Muro de Estructural25

PUENTE VEHICULAR:TIPO DE CARGAVIVA (L) [Kg/m2]

En aceras300

En puenteHS-25

TIPO DE CARGAMUERTA (D) [Kg/m2]

Carpeta de rodadura(e=5cm)110

COMBINACIONES DE CARGAS( Segn ACI):COMBINACION 1: 1.2D+1.6LCOMBINACION 2: 1.2D+1.0L1.0ECOMBINACION 6: 1.2D+1.0L 1.0W

ENTRADA DE DATOS.-GEOMETRIA.-Vista transversal (Flecha/luz= 40/270 =0.148148)

Vista modelo tridimensional

Secion de elementos:

Seccion del arco: (3m X 1.1m)

Seccin del tablero

ESPECTRO PARA ANALISIS SISMICO

ACELEROGRAMA DE VIENTO (tiempo[s] vs porcentaje de aceleracin de la gravedad)

CARRILES DEMARCADOS PARA ANALISIS DINAMICO DE CARGA MOVIL

DATOS DE SALIDACAMIOMES DE ANALISIS (HS25)

DEFORMACION MAXIMA = 0.273mDEFORMACION ADMISISBLE = (L/1000) = 0.270m

DEFORMACION POR SISMO LONGITUDINAL

DEFORMACION POR VIENTO LONGITUDINAL

DEFORMACIONES DEL ANALISIS MODAL

PUENTE COLGANTE

Introduccin:

La ligereza de los puentes colgantes, los hace ms sensibles que ningn otro tipo al aumento de las cargas de trfico que circulan por l, porque su relacin peso propio/carga de trfico es mnima; es el polo opuesto del puente de piedra.

Actualmente los puentes colgantes se utilizan casi exclusivamente para grandes luces; por ello, salvo raras excepciones, todos tienen tablero metlico.

El puente colgante es, igual que el arco, una estructura que resiste gracias a su forma; en este caso salva una determinada luz mediante un mecanismo resistente que funciona exclusivamente a traccin, evitando gracias a su flexibilidad, que aparezcan flexiones en l

El cable

Es un elemento flexible, lo que quiere decir que no tiene rigidez y por tanto no resiste flexiones. Si se le aplica un sistema de fuerzas, tomar la forma necesaria para que en l slo se produzcan esfuerzos axiles de traccin; si esto lo fuera posible no resistira. Por tanto, la forma del cable coincidir forzosamente con la lnea generada por la trayectoria de una de las posibles composiciones del sistema de fuerzas que actan sobre l. Esta lnea es el funicular del sistema de cargas, que se define precisamente como la forma que toma un hilo flexible cuando se aplica sobre l un sistema de fuerzas. La curva del cable de un puente colgante es una combinacin de la catenaria, porque el cable principal pesa, y de la parbola, porque tambin pesa el tablero; sin embargo la diferencia entre ambas curvas es mnima, y por ello en los clculos generalmente se ha utilizado la parbola de segundo grado.

El cable principal es el elemento bsico de la estructura resistente del puente colgante. Su montaje debe salvar el vano entre las dos torres y para ello hay que tenderlo en el vaco. Esta fase es la ms complicada de la construccin de los puentes colgantes.

Inicialmente se montan unos cables auxiliares, que son los primeros que deben salvar la luz del puente y llegar de contrapeso a contrapeso. La mayora de los grandes puentes colgantes estn situados sobre zonas navegables, y por ello permite pasar los cables iniciales con un remolcador; pero esto no es siempre posible.

Como el sistema de cargas de los puentes es variable porque lo son las cargas de trfico, los puentes colgantes en su esquema elemental son muy deformables. Este esquema elemental consiste en el cable principal, las pndolas, y un tablero sin rigidez, o lo que es lo mismo, con articulaciones en los puntos de unin con las pndolas. En la mayora de los puentes colgantes, las pndolas que soportan el tablero son verticales.

El esquema clsico de los puentes colgantes admite pocas variaciones; los grandes se han hecho siempre con un cable principal en cada borde del tablero.LAS TORRES

Han sido siempre los elementos ms difciles de proyectar de los puentes colgantes, porque son los que permiten mayor libertad. Por eso en ellas se han dado toda clase de variantes. En los aos 20 fueron adquiriendo ya una forma propia, no heredada, adecuada a su funcin y a su material; la mayora tienen dos pilares con seccin cajn de alma llena, unidos por riostras horizontales, o cruces de San Andrs.

En los ltimos puentes colgantes europeos construidos con torres metlicas, se ha utilizado un nuevo sistema de empalme de las chapas que forman los pilares verticales. En vez de utilizar uniones roblonadas o atornilladas mediante solape de chapas, como se hizo en los puentes americanos, las uniones se hacen a tope, rectificando mediante fresado el contacto de los distintos mdulos que se van superponiendo, de forma que las compresiones se transmiten directamente de chapa a chapa; la unin entre ellas se hace mediante soldadura parcial de la junta. As se han hecho las torres del puente Severn en Inglaterra y de los puentes del Bsforo en Estambul.

Las torres no plantean problemas especiales de construccin, salvo la dificultad que supone elevar piezas o materiales a grandes alturas; las metlicas del puente Verrazano Narrows tienen una altura desde el nivel del mar de 210 m, y las de hormign del puente Humber de 155 m.Las torres de los puentes metlicos se montan generalmente mediante gras trepadoras ancladas a ellas, que se van elevando a la vez que van subiendo las torres. Las de los puentes de hormign se construyen mediante encofrados trepadores, como en el puente de Tancarville, o mediante encofrados deslizantes, como en el puente Humber

TABLERO

El montaje del tablero se ha hecho en muchos de los grandes puentes colgantes por voladizos sucesivos, avanzando la mnsula desde una pndola a la siguiente, de la que se cuelga; el avance se hace simtricamente desde la torre hacia el centro del vano principal y hacia los extremos. Desde el propio tablero ya construido se van montando piezas ms o menos grandes, elevndolas mediante gras situados sobre l, hasta cerrar el tablero en el centro del vano. As se construy el puente George Washington, el Golden Gate y muchos de los puentes modernos japoneses.

Otro sistema de montaje, que se ha utilizado en la mayora de los ltimos grandes puentes, y en todos los de seccin en cajn, consiste en dividir el tablero en dovelas de seccin completa que se llevan por flotacin bajo su posicin definitiva, y se elevan a ella desde los cables principales mediante cabrestantes; una vez situadas en su posicin definitiva se cuelgan de las pndolas. La secuencia de montaje en este caso es generalmente el inverso del anterior; se empiezan a colgar las dovelas centrales, y se avanza simtricamente hasta llegar a las torres. As se construy el puente doble de la Baha de San Francisco, el Bay Bridge, terminado en 1936; el puente Verrazano Narrows en Nueva York; y los modernos: puente sobre el ro Severn en Inglaterra, los puentes sobre el Bsforo en Estambul, y el puente sobre el estuario del Humber en Inglaterra.

SISTEMA ESTRUCTURAL

Los componentes estructurales bsicos de un sistema de puente colgante son:

a) Vigas rigidizantes.- estructuras longitudinales las cuales distribuyen y soportan las cargas mviles vehiculares, transmite estos esfuerzos a las pndolas para el sistema lateral y la seguridad de la estabilidad aerodinmica de la estructura

b) Cables Principales.- Un grupo Paralelo de cables el cual soporta las vigas rigidizantes por los pendolones y transfieren la carga a la torre.c) Torres Principales.- Estructura intermedia principal el cual soporta los cables principales y transfiere cargas del puente a las fundaciones.

d) Anclajes.- Son bloques macizos de concreto en el que se anclan los cables principales y funciona como soporte final de la estructura.

TIPOS DE PUENTES COLGANTES

Los puentes colgantes pueden ser clasificados por el numero de vanos, continuidad de las vigas rigidizantes, tipos de suspensin de los pendolones, tipos de anclaje de cables.

a) Numero de Vanos.- Los puentes colgantes pueden ser clasificados en vano simple, dos o tres vanos con 2 torres y puentes colgantes multivano los cuales pueden tener tres o mas torres. Los puentes colgantes de tres vanos son los ms comunes. En puentes colgantes multivano, el desplazamiento horizontal de la punta de la torre se incrementa debido a las condiciones de carga, pero es necesario limitar este desplazamiento.

b) Continuidad de Vigas Rigidizantes.- Las vigas rigidizantes pueden ser clasificados en dos-rotulas o continuos.

Las vigas rigidizantes de dos-rotulas son comnmente utilizadas para puentes de carretera. Para una combinacin de puente vehicular y de trenes se escoge una viga continua para asegurar la transitividad del tren.c) Tipos de Suspensin. Los pendolones o son verticales o diagonales, generalmente son verticales, los pendolones diagonales han sido usados como en le puente Severn para incrementar la amortiguacin de la estructura colgante.

Ocasionalmente se combinan pendolones verticales y diagonales para mayor rigidez.

d) Tipos de anclaje de cables.- Estos son clasificados en anclajes externos o auto anclajes. Los anclajes externos son ms comunes. El auto anclaje de los cables principales son fijados a las vigas rigidizantes en vez del bloque de anclaje, la compresin axial es transmitida a las vigas.

DATOS GENERALES

- Luz = 1500 m- Carriles = 3 vas

Datos de los materiales a usar:Resistencia caracterstica del Hormign : 350 (Kg/cm2).Resistencia del acero del cable : 18729 (Kg/cm2).Resistencia a la fluencia del acero : 4200 (Kg/cm2).

Datos de la plataforma: Ancho de la plataforma : 13.45 metros.Ancho de la calzada : 3.8 metros.Ancho de calzada peatonal : 1.03 metros.

Datos de entrada:Geometra:

Espacio entre pendolas = 12.5 m

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