PUENTE VEHICULAR TALA

1. DATOS GENERALES.

NOMBRE DEL PROYECTO : CONSTRUCCION DEL PUENTE TALA DE INTEGRACION DE

LOS DISTRITOS DE MARGEN DERECHA E IZQUIERDA DEL RIO

CHICHA DEL DISTRITO DE HUAYANA, PROVINCIA DE

ANDAHUAYLAS - APURIMAC

UBICACIN : REGION : APURIMAC

PROVINCIA : ANDAHUAYLAS

LOCALIDAD : HUYANA.

LONGITUD TOTAL ENTRE EJE DE APOYOS EXTREMOS : 45.00 METROS.

TIPO DE ESTRUCTURA PORTANTE : SIMPLEMENTE APOYADO

SOBRE CARGA VEHICULAR : HL-93M NORMA (AASHTO LRFD)

La Sobrecarga vehicular HL-93M (AASHTO LRFD) est dentro de los estndares de sobrecargas

vehicular actuales para puentes en carreteras de primer orden.

2. DESCRIPCION DEL PROYECTO

A nivel de superestructura el puente consta de un tramo simplemente apoyado de 45.00m; el tramo es de

seccin compuesta (vigas metlicas y losa de concreto). La estructura portante del tablero forma una

estructura tipo emparrillado sobre el cual va la losa de concreto armado de 22 cm de espesor; la losa se

apoya sobre las vigas principales vigas transversales forman parte de la estructura portante del tablero.

El tablero tiene un ancho de calzada de 4.20 m. de extremo a extremo, las aceras estarn dispuestas con

ancho de 1.20 m. Las vigas principales son vigas de alma llena con peralte de y 1.80 m. respectivamente.

La distancia entre las dos vigas (principales) es de 3.00 m. y entre vigas transversales es de 7.50 m.

Los apoyos de izquierda a derecha son:

Fijo (estribo margen izquierdo) mvil (estribo margen derecho).

3. HIPOTESIS

El Anlisis Estructural de un puente de un tramo simplemente apoyado utilizando los mtodos expuestos

permite determinar los parmetros ptimos que se requieren para el diseo definitivo del mismo.

4. OBJETIVO DEL PROYECTO.

Presentar los diferentes mtodos de Anlisis Estructural para este tipo de puentes.

Efectuar el Anlisis Estructural y diseo de un puente con un tramo simplemente apoyado

sucesivos con dimensiones diferentes sobre el Ro Chicha en el Distrito de Huayana, que permita

resolver el problema de continuidad de trfico.

Fig. 01: Modelo Estructural del puente.

5. ANALISIS MEDIANTE EL MODELO TRIDIMENSIONAL DE LA ESTRUCTURA.

El modelo tridimensional del puente se analiz utilizando el Programa de Anlisis Estructural SAP2000

mediante un anlisis elstico. Entre las ventajas de usar este programa estn la facilidad para efectuar el

anlisis de primer y segundo orden, mediante la aplicacin de la matriz de rigidez geomtrica de la

estructura; as como la facilidad para definir y aplicar las cargas de sismo, y las cargas vivas sobre el

tablero del puente.

5.1. Anlisis de Cargas Permanentes.

El anlisis se realiz linealmente en base al modelo tridimensional idealizado, sin embargo con fines de

comprobacin se consider realizar un anlisis no-lineal en base al uso de la matriz de rigidez geomtrica,

que en la terminologa empleada en el SAP2000 se denomina P-DELTA; este ltimo se presenta con

mayor incidencia en los pilares.

Luego de terminada el anlisis no-lineal, el SAP2000 llega a una matriz de rigidez de la estructura

ensamblada en base a las correspondientes matrices de rigidez geomtrica de la estructura. Esta matriz es

empleada en los dems anlisis de la estructura, con otros sistemas de carga, sismo, carga viva o viento.

De esta manera el anlisis no-lineal se extiende a otros sistemas de carga de manera indirecta, lo cual es

adecuado, por cuanto las no-linealidades se presentan fundamentalmente ante acciones de larga duracin

y no bajo acciones como las de carga viva o el sismo que tiene perodos relativamente pequeos en cuanto

a su accin.

Fig. 02: Modelo del tablero Tramo Central.

5.2. Anlisis por Carga viva.

Para el Anlisis de Carga Viva, el SAP2000 dispone de un mdulo de anlisis SAP-BRIDGE, el cual

permite definir el nmero y ubicacin de las vas o carriles de circulacin que forman el tablero, as como la

ubicacin de las cargas respecto al eje del tablero o de una de las vigas principales.

El anlisis se hizo utilizando tanto las cargas centradas, as como las cargas excntricas, y considerando la

aproximacin del vehculo hacia la berma o barrera del puente. Se asign como sobrecarga vehicular HL-

93M el cual significa tomar en cuenta la carga del camin HS20 ms la carga equivalente (distribuida)

segn la Norma AASHTO LRFD. Con fines de comprobacin se analiz tambin con la sobrecarga

vehicular camin TANDEM, que corresponde al camin con dos ejes cargados.

La ubicacin de las cargas y la ubicacin critica del camin, permite por un lado analizar adecuadamente el

tablero del puente, el arco y los tirantes, para obtener las mximas tensiones ante la presencia de cargas

excntricas; por otro lado considerar los momentos torsionales que las cargas excntricas pudieran generar

en el tablero de ambos tramos.

A. REGLAMETO AMERICANO (ESPECIFICACIONES AASHTO STANDARD Y LRFD)

A.1 Camin (HS)

Fig. 03.- Vehculo HS20 AASHTO LRFD

A.2 Sobrecarga Equivalente (HS)

A.3 Camin (Tandem)

B. SOBRE CARGA VEHICULAR LRFD (ESPECIFICACIONES AASHTO LRFD)

B.1.Camin de Diseo: Similar al Esquema del Camin (HS)

B.2.Sobrecarga Distribuida.

Fig. 04.- Sobre Carga equivalente Vehculo HS20 AASHTO LRFD

Fig. 5.- Sobre Carga de camin Tandem LRFD

Tabla 01.- Especificaciones de Cargas AASHTO, HS20, HS25 Y LRFD.

ESPECIFICACIONES DE CARGAS - AASHTO HS20, HS25 y LRFD

Peso W P a b We Pi Pi

TIPO Camin rango P. Corte P. Momento

( t ) ( t ) ( m ) ( m ) ( Kg/m ) ( t ) ( t )

HS-20 32.66 3.63 4.27 4.27 - 9.14 952.40 11.80 8.20 HS-25

40.82

4.54

4.27

4.27 - 9.15

1,190.50

14.70

10.20

LRFD

33.13 23.08

3.695 2.885

4.30 -

4.30 - 9.00 1.20

970.00 - - -

6. Anlisis Ssmico.

El Anlisis Smico se hizo por medio de un anlisis de Superposicin Modal Espectral, simplificando la

masa de la estructura en los nudos de la misma, y considerando la combinacin de los primeros 10 modos

de vibracin por medio de la combinacin CQC (Raz cuadrada de la suma de los cuadrados) de cada

modo individual.

El Espectro de Anlisis empleado, as como los correspondientes factores de suelo y zona se obtuvieron

tomando en cuenta la Metodologa de Anlisis Ssmico propuesta en las especificaciones AASHTO-LRFD.

Es importante resaltar que para el clculo de los perodos de vibracin y las formas de modo, se emple la

matriz de rigidez de la estructura que considera la influencia de las correspondientes matrices de rigidez

geomtrica de los elementos.

A manera de comparacin se muestra ms adelante los periodos de vibracin de la estructura para el

comportamiento lineal - elstico de la estructura (Teora de Primer Orden).

Fig. 06.- Mapa de zonificacin ssmica

ALCANCES PARA EL ANALISIS SISMICO

a. Disposiciones de aplicacin:

Las disposiciones de esta seccin son aplicables a puentes con una longitud total de no mayor de 150 m. y

cuya superestructura est compuesta por losas, vigas T o cajn, o tijerales. Para estructuras con otras

caractersticas y en general para aquellas con longitudes de ms de 150 m ser necesario especificar y/o

aprobar disposiciones apropiadas.

b. Coeficiente de aceleracin:

El coeficiente de aceleracin A para ser usado en la aplicacin de estas disposiciones deber ser

determinado del mapa de iso-aceleraciones con un 10% de nivel de excedencia para 50 aos de vida til,

equivalente a un periodo de recurrencia de aproximadamente 475 aos. En este caso se ha considerado el

Mapa de Peligro del Per, elaborado por Castillo y Alva (1,993). Estudios especiales para determinar los

coeficientes de aceleracin en sitios especficos debern ser elaborados por profesionales calificados si

existe una de las siguientes condiciones:

El lugar se encuentra localizado cerca de una falla activa.

Sismos de larga duracin son esperados en la regin.

La importancia del puente es tal que un largo periodo de exposicin, as como periodo de

retorno, debera ser considerado.

c. Categorizacin de las estructuras:

Los puentes se clasifican en tres categoras de importancia:

Tabla 02.-

Funcin ndice de Importancia

Puentes esenciales I

Otros puentes. II

d. Zonas de comportamiento ssmico:

Cada puente deber ser asignado a una de las tres zonas ssmicas de acuerdo con la siguiente tabla:

Tabla 03.-

Zonas Ssmicas

Zona Factor Z

3 0.4

2 0.3

1 0.15

e. Categora de desempeo:

Consisten en asignarle una categora de respuesta o desempeo ssmico (SPC) (3.4): A, B, C o D.

Tabla 04-

f. Condiciones Locales:

Para considerar la modificacin de las caractersticas del sismo como resultado de las distintas condiciones

de suelo, se usarn los parmetros de la tabla (e.1) segn el perfil de suelo obtenido de los estudios

geotcnicos:

Tabla 05.-

COEFICIENTE DE SITIO (SUELO)

Determinacin del factor de suelo

Tipo Descripcin Tp (s) S

S1 Roca o suelo muy rgidos 0.4 1.0

S2 Suelos intermedios 0.6 1.2

S3 Suelos flexibles o con estratos de gran potencia 0.9

1.4 (AASHTO = 1.5)

S4 Condiciones excepcionales * *

Categora de desempeo

Coeficiente de aceleracin Factor de

Importancia

A (de AASHTO) I II

A

g. Coeficiente de respuesta ssmica elstica.

Para el n-simo modo(s) de vibracin, deber tomarse como:

sn 2/3

1.22.5

ASC A

Tn

Donde:

Tn = Perodo de vibracin del n-simo modo(s) del puente

A = Coeficiente de aceleracin, Z en el caso peruano.

S = Factor de suelo.

h. Factores de modificacin de respuesta R Subestructuras (AASHTO 1996)

Tabla 06.-

SUB-ESTRUCTURA Factor R

Pilares tipo Muro o pared 2.0

Prticos con pilares de concreto armado

* Solo pilares verticales 3.0

* Un o ms pilares inclinados 2.0

Columnas aisladas 3.0

Pilares de acero o acero compuesto con concreto

* Slo pilares verticales 5.0

* Uno ms pilares inclinados 3.0

Prticos con mltiples columnas 5.0

Tabla 07.-

CONEXIONES Factor R

Superestructura a estribo 0.8

Juntas de expansin dentro de la superestructura 0.8

Columnas, pilares o pilotes a las vigas cabezal

o superestructura 1.0

Columnas o pilares a la cimentacin 1.0

Tabla 08.- Datos del Espectro de Aceleracin Normalizado.

T Sa

0.0 0.37500000 0.4 0.37500000 0.5 0.34287863 0.6 0.30363576 0.7 0.27398181 0.8 0.25064580 0.9 0.23171745 1.0 0.21600000 1.1 0.20270228 1.2 0.19127854 1.3 0.18133913 1.4 0.17259772 1.5 0.16483885 1.6 0.15789696 1.7 0.15164257 1.8 0.14597285 1.9 0.14080498 2.0 0.13607147 2.1 0.13171671 2.2 0.12769443 2.3 0.12396579 2.4 0.12049793 2.5 0.11726284 0.375 2.6 0.11423649 2.7 0.11139813

2.8 0.10872975 A = Z = 0.3 Zona 2 2.9 0.10621563 R = 2.0 Pilar de placas 3.0 0.10384197 S = 1.2 (S. intermedios)

7. Anlisis de Fuerzas de Viento sobre la Estructura y sobre la Carga Viva.

Para el anlisis de las fuerzas de viento se emplear la carga considerada en otros puentes del mismo tipo

en otros lugares y con similares condiciones (p = 0.242 t/m2), y que fueron determinados anteriormente

mediante estudios por especialistas. En vista de la falta de mayores registros de velocidades medidas de

viento en la zona en que se piensa ubicar el Puente Santa Rosa.

Se seala que estas cargas estn por encima de las cargas especificadas por la AASHTO (Guidelines for

the Design of Cable Stayed Bridges) en los casos en que se carece de mayor informacin documentada, o

de registros de este tipo. Las cargas reaplicaron uniformemente sobre la estructura sobre toda la

estructura, tanto en sentido transversal al eje del puente, como en direccin longitudinal. Las cargas

2 / 3

1.22.5

AS ASa

T R R

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.0 1.0 2.0 3.0 4.0

Co

ef.

de

Ac

ele

rac

in

Sa

(m

/s2

)

Perodo (seg.)

ESPECTRO DE ACELERACION NORMALIZADO

PUENTE VEHICULAR.

S

Fig. 07.- Curva de Espectro de Aceleracin Normalizado AASHTO

aplicadas al ser el resultado de presiones de viento, son aplicadas de manera perpendicular a los ejes

locales de los elementos.

Para aplicar la carga de viento sobre la carga viva se discretiz la accin en cargas nodales sobre el

tablero compuestas por una fuerza puntual transversal al tablero, y un momento torsor equivale al producto

de la fuerza puntual por un brazo al centro de gravedad de la carga.

ANALISIS

El anlisis del puente se ha realizado con ayuda del programa SAP2000. El puente ha sido modelado

tridimensionalmente y se ha incluido las cargas muertas, la sobrecarga peatonal y de sismo.

DISEO

El diseo se ha realizado con el mtodo de rotura para los elementos de concreto, los elementos de acero

se disear por esfuerzos admisibles.

Todos los componentes y conexiones deben cumplir la siguiente ecuacin:

i i nyQ R Donde:

0.95D R ii

yi = Factor de carga

= Factor de resistencia

= Factor referente a la ductilidad, redundancia e importancia

Para el puente en estudio:

D = 1.00

D = 1.05

i = 1.00

Para las combinaciones de carga se utilizara lo indicado en la seccin 3 AASHTO LRFD Bridge Design

Specifications.

ANLISIS SISMICO

Para puentes de un solo tramo y simplemente apoyado la AASHTO recomienda:

H = A x S x P

Donde:

A = Coeficiente de aceleracin, 0.3 para la zona 2(Localidad de Puerto Per)

S = Coeficiente de sitio, 1.0 (ver estudio de suelos)

P = Peso del puente (cargas permanentes).

H = 30% P

P = carga permanente de la superestructura

RESUMEN DE PESOS DE DIFERENTES MATERIALES

Peso del concreto 2,400.00 kg/m3

Peso del asfalto 2,200.00 kg/m3

Peso especfico de la madera 1,100.00 kg/m3

Peso del terreno 1,800.00 kg/m3

Peso del Acero 7,850.00 kg/m3

COMBINACION DE CARGA UTILIZADAS

CARGAS DC: Peso Permanente

DW: Peso Eventual

EQ: Fuerza de Sismo (Considerando 10% y RD=3)

E: Empuje del Terreno

LL+lM: Sobrecarga HL-93M (Tandem+Lane Load)

Expresin General: AASHTO LRFD

Resistencia I: Estado Lmite

Servicio I: Estado Lmite

1.25 1.5 1.75( ) 1.0 TGU DC DW LL IM FR TG

1.05 1.25 1.5 1.75( )U DC DW LL IM

1.0( ) 1.0( ) 0.3( ) 1.0U DC Dw LL IM WS WL FR

ANALISIS ESTRUCTURAL DEL PUENTE BAJO CONDICIONES CRTICAS DE CARGA. A.- UBICACIN Y DISTRIBUCIN DE LA CARGA VEHICULAR

Fig. 08.- Ubicacin transversal del camin en el puente

Fig. 09.- Ubicacin de los ejes del camin en la seccin del puente

B.- ANALISIS ESTRUCTURAL DEL PUENTE a.- TRAMO L = 45 m.

26.7 cm., se compensar con la contraflecha de servicio. COMENTARIO: Durante el anlisis se ha realizado la comparacin de las deformaciones de los elementos estructurales principales (vigas de acero) para el tramo central por la carga vehicular de diseo, para el proyecto con la Norma AASHTO LRFD, la deformacin admisible no debe ser mayor de 5.63 cm., para el tramo y viga crtica de L = 45.00 m.

adecuado comportamiento de todos los elementos estructurales del puente frente a las diferentes solicitaciones de carga vehicular y peso permanente.

Fig. 10.- Deformada de la viga crtica debido a carga permanente.

Fig. 11.- Deformada del tramo central debido a carga vehicular HL-93M ( = 5.46 cm.)

Fig. 12.- Fuerza cortante ltima en la viga principal Vu = 165.99 ton.

Fig. 13.- Momento flector ltimo en la viga del tramo Mu = 2201.35 ton-m.

Fig. 14.- Reacciones en los apoyos vigas principales (por servicio)

Fig. 15.- Reacciones en los apoyos vigas principales (por rotura)

LINEAS DE INFLUENCIA PARA CARGAS DINAMICAS a.- TRAMO (L = 45.00 m.) LINEA DE INFLUENCIA EN VIGAS PRINCIPALES PARA FUERZA CORTANTE

SAP2000 v7. 21 File: P1 Ton-m Units PAGE 1

I N F L U E N C E L I N E

Frame

20 Statio n L oc 0 Compon ent

V2

Lane

LANE1

FRA ME

STATION DISTANCE

L.I. POR CORTE

41

0 0 -7.95E-03

41

0.11 0.11 -5.98E-03

41

0.23 0.23 -4.00E-03

41

0.34 0.34 -2.01E-03

41

0.45 0.45 0

20

0 0.45 0

20

0 0.45 -1

20

1.5 1.95 -0.906

20

3 3.45 -0.775

20

4.5 4.95 -0.633

20

6 6.45 -0.508

30

0 6.45 -0.508

30

0.38 6.83 -0.482

30

0.75 7.2 -0.458

30

1.13 7.58 -0.437

30

1.5 7.95 -0.42

31

0 7.95 -0.42

31

0.75 8.7 -0.407

31

1.5 9.45 -0.395

31

2.25 10.2 -0.383

31

3 10.95 -0.372

32

0 10.95 -0.372

32

1.13 12.08 -0.356

32

2.25 13.2 -0.342

32

3.38 14.33 -0.329

32

4.5 15.45 -0.317

33

0 15.45 -0.317

33

1.88 17.33 -0.298

33

3.75 19.2 -0.278

33

5.63 21.08 -0.257

33

7.5 22.95 -0.235

34

0 22.95 -0.235

34

1.88 24.83 -0.214

34

3.75 26.7 -0.193

34

5.63 28.58 -0.174

34

7.5 30.45 -0.155

35

0 30.45 -0.155

35

1.13 31.58 -0.143

35

2.25 32.7 -0.132

35

3.38 33.83 -0.12

35

4.5 34.95 -0.109

36

0 34.95 -0.109

36

0.75 35.7 -0.101

36

1.5 36.45 -9.29E-02

36

2.25 37.2 -8.51E-02

36

3 37.95 -7.72E-02

37

0 37.95 -7.72E-02

37

0.38 38.33 -7.33E-02

37

0.75 38.7 -6.93E-02

37

1.13 39.08 -6.54E-02

37

1.5 39.45 -6.15E-02

24

0 39.45 -6.15E-02

24

1.5 40.95 -4.59E-02

24

3 42.45 -3.05E-02

24

4.5 43.95 -1.52E-02

24

6 45.45 0

53

0 45.45 0

53

0.11 45.56 1.14E-03

53

0.23 45.68 2.28E-03

53

0.34 45.79 3.42E-03

53

0.45 45.9 4.56E-03

Fig. 16.- Diagrama de Lnea de Influencia por fuerza cortante en la viga principal.

LINEA DE INFLUENCIA EN VIGAS PRINCIPALES PARA MOMENTO FLECTOR

SAP2000 v7. 21 File: P1 Ton-m Units PAGE 1

I N F L U E N C E L I N E

Frame

34 Statio n L oc 0 Compon ent

M3

Lane

LANE1

FRA ME

STATION DISTANCE

L.I. MOMENTO FLECTOR

41

0 0 -9.93E-02

41

0.11 0.11 -7.44E-02

41

0.23 0.23 -4.96E-02

41

0.34 0.34 -2.48E-02

41

0.45 0.45 0

20

0 0.45 0

20

1.5 1.95 0.332

20

3 3.45 0.675

20

4.5 4.95 1.03

20

6 6.45 1.398

30

0 6.45 1.398

30

0.38 6.83 1.492

30

0.75 7.2 1.587

30

1.13 7.58 1.682

30

1.5 7.95 1.778

31

0 7.95 1.778

31

0.75 8.7 1.972

31

1.5 9.45 2.162

31

2.25 10.2 2.348

31

3 10.95 2.529

32

0 10.95 2.529

32

1.13 12.08 2.793

32

2.25 13.2 3.047

32

3.38 14.33 3.292

32

4.5 15.45 3.525

33

0 15.45 3.525

33

1.88 17.33 3.919

33

3.75 19.2 4.371

33

5.63 21.08 4.885

33

7.5 22.95 5.468

34

0 22.95 5.468

34

1.88 24.83 4.64

34

3.75 26.7 4.133

34

5.63 28.58 3.802

34

7.5 30.45 3.504

35

0 30.45 3.504

35

1.13 31.58 3.195

35

2.25 32.7 2.903

35

3.38 33.83 2.626

35

4.5 34.95 2.364

36

0 34.95 2.364

36

0.75 35.7 2.196

36

1.5 36.45 2.035

36

2.25 37.2 1.879

36

3 37.95 1.728

37

0 37.95 1.728

37

0.38 38.33 1.651

37

0.75 38.7 1.572

37

1.13 39.08 1.493

37

1.5 39.45 1.414

24

0 39.45 1.414

24

1.5 40.95 1.084

24

3 42.45 0.739

24

4.5 43.95 0.377

24

6 45.45 0

53

0 45.45 0

53

0.11 45.56 -2.87E-02

53

0.23 45.68 -5.73E-02

53

0.34 45.79 -8.58E-02

53

0.45 45.9 -0.114

Fig. 17.- Diagrama de Lnea de Influencia para Momento flector para la viga principal del tramo

ESFUERZOS Y FUERZAS DE DISEO EN LA LOSA DEL TABLERO a.- TRAMO (L = 45.00 m.) FUERZA CORTANTE MOMENTO FLECTOR

Fig. 19.- Momento flector positivo ltimo en la losa tramo (ton-m2/m)

Fig. 18.- Fuerza cortante ltima en la losa tramo

7. EVALUACIN DE LOS RESULTADOS DEL ANLISIS - DISEO

En esta parte se efectuar el diseo de los elementos con los datos del anlisis estructural realizado debido

a la aplicacin de las cargas en el puente; en ese sentido tenemos lo siguiente:

7.1 VERIFICACION ESTRUCTURAL DE LA SUPERESTRUCTURA DEL PUENTE.

En base a los resultados del Anlisis del Puente y efectuando las combinaciones de cargas permanentes y

carga viva, se ha determinado bajo la accin de la carga vehicular HL-93, los cuales se han generado los

esfuerzos mayores en cada uno de los elementos de acuerdo a la disposicin de estos y tambin a la

posicin de las lneas de sobrecarga vehicular.

La verificacin se centr en los principales componentes estructurales del puente, como son: las vigas

principales, las vigas transversales, la losa y toda la infraestructura. Como resultado se observ un buen

comportamiento de la estructura bajo el esquema de la configuracin estructural propuesto.

El procedimiento de verificacin se detalla en las hojas de clculo adjuntas, y es descrito brevemente a

continuacin

Fig. 20.- Momento flector negativo ltimo en la losa tramo (ton-m2/m)

7.1.1 Vigas principales.

Se refiere a las vigas tramo de 45.00 m; se efectu la verificacin para el sistema de cargas ms crticas,

con la combinacin de cargas permanentes, cargas viva y de sismo sobre la estructura. Debido a la

presencia combinada de fuerzas cortantes y momentos flectores, se efectu la verificacin de las vigas

principales como elementos sometidos a flexin y cortante.

El criterio de resistencia ltima establecido por la AASHTO para este tipo de elementos es:

El momento nominal de acuerdo a la terminologa de la AASHTO se conoce como Secciones Compactas,

es decir que cumplen una serie de requisitos que aseguren que se puede desarrollar el Momento Plstico

en la Seccin sin que se presenten problemas de pandeo local en el elemento.

Los requisitos para el diseo de vigas metlicas como secciones compactas son:

- Para el pandeo local en las alas (b = Proyeccin de las alas):

' 2,055

y

b

t F

- Para el pandeo local en el alma de la Viga (D = Altura no arriostrada):

19,230

w y

D

t F

Cuando b/t y Lb/tw son mayores al 75% de los valores antes especificados se debe adems cumplir:

' 33,650

9.35w yt

D b

t t F

- Para la longitud de entre arriostramiento de las alas en compresin (Lb)

613.6 2.2( / ) 10ub

y y

M M xL

r F

7.1.2 Vigas transversales (cercha diafragma).

Las vigas transversales al ser de elementos livianos solo sirven de arriostramiento a las vigas principales

se analizaron en tres secciones diferentes:

- Una primera seccin cercana a su unin con la viga principal, en la cual se une a travs de

elementos auxiliares (cartelas) estos elementos de la viga cercha no estn adheridos a la losa del

tablero por lo tanto la losa solo se apoya y adhiere a las vigas principales.

En resumen todos los elementos de la viga transversal estn analizados y diseados como una estructura

flexible de acuerdo a la seccin propuesta y verificada estructuralmente.

7.2 VERIFICACION ESTRUCTURAL DE LA INFRAESTRUCTURA.

7.2.1 Estribos.

Los estribos servirn de apoyos extremos al puente, la mayor incidencia de trabajo es el de empuje de

tierras provenientes del relleno de los accesos, considerando que apoya a un tramo menor del puente, la

carga vertical no es considerable como la fuerza vertical.

Los muros de retencin de los estribos estn configurados como placas arriostradas mediante vigas tirante.

El diseo se fundamenta en el chequeo de la estabilidad en ambas direcciones y el clculo del refuerzo de

las vigas tensoras.

CUADRO No. 05.- EVALUACION ESTRUCTURAL DE VIGAS.

DIMENSIONES DE LA VIGA PRINCIPAL (cm)

ALA SUPERIOR ALMA

ALA INFERIOR RIGIDIZADOR Area Yg A1 Z fy

Mn = Mp

Nn=A fy

X bfs tfs h tw bfi tfi b t (mm2) (mm) (mm2) (mm3) (kg/cm2

) (ton-m) (ton)

0 2.50 m. 500 25 1800 12.5 600 25 200 16 50000 895 23150 16311.747 340.43 102.64 125.15 2.50-6.45 m 500 25 1800 12.5 600 25 200 16 50000 886 23150 16495.118 491.63 167.05 112.101 6.45-10.95m 500 32 1800 12.5 600 32 200 16 57700 964 24350 17361.781 561.15 230.35 117.384

10.95-17.50m 500 32 1800 12.5 600 50 200 16 68500 981 24670 18415.114 590.63 128.56 108.126 17.50-22.50m 500 32 1800 12.5 600 50 200 16 68500 942 25150 19195.747 764.91 83.43 153.437

Momento nominal para diseo plstico

Criterio de resistencia a Flexo-Compresin:

Mu+

ND

NL+F.impact

N.ltimo

Mu/Mn N.ltm/Nn Mu/Mn + N.u/Nn

0 -6.45 m. 262.52

-14.89

-102.34

-204.11

0.0455111 -0.096842

-0.09534 < 1 OK.

6.45-10.95 m 1100.23

29.45

23.11

78.21

0.0141794 0.115378 0.45471 < 1 OK. 10.95-

22.50m. 2201.35

2.34

5.01

24.86

0.0148657 0.675632 0.26685 < 1 OK.

n p yM M Z f

1.00.9

u u

n n

M N

M N

CUADRO No. 06.- CHEQUEO LA VIGA PRINCIPAL

Fig. 21.- Seccin ptima de la seccin de la viga principal metlica

Fig. 22.- Seccin ptima de la viga transversal de arriostre

7.3 CONTRASTACION DE RESULTADOS.

La metodologa seguida para el anlisis de los puentes, nos ha permitido determinar como consecuencia de la

aplicacin de los diversos mtodos estructurales nos dan resultados confiables para disear con seguridad y

economa los elementos estructurales. Por tanto, debe admitirse la importancia de estos potentes mtodos de

anlisis.

El uso de los mtodos de anlisis estructural usado junto al mtodo ssmico nos permite obtener todas las

variables que se requieren para el diseo de la estructura: Por eso, la propuesta de Anlisis Estructural del

Puente Vehicular y su correspondiente diseo servir de base para el anlisis y diseo de otros puentes y/o

estructuras de mayor envergadura.

8. CONCLUSIONES

El Anlisis y diseo realizado nos permite llegar a lo siguiente:

a) Como resultado del estudio efectuado se han presentado las tcnicas para implementar el estudio de

las no-linealidades geomtricas en el rea de los Puentes de seccin compuesta, teniendo en cuenta

los tres tipos principales efectos de no-linealidades como son:

La interaccin de las Fuerzas cortantes y Momentos Flectores segn la Teora de Elasticidad y de

Segundo Orden.

Las no-linealidades debido a grandes desplazamientos de los elementos de la estructura por

medio del estudio de la Matriz de Rigidez Geomtrica.

b) En el estudio del Puente se llev a cabo varios Anlisis de la estructura para determinar la influencia

de los efectos de las cargas en el comportamiento final del puente y en la distribucin de los esfuerzos

en sus elementos.

c) El anlisis del efecto de las cargas no solo se limit al caso de cargas estticas, sino tambin al

campo de las cargas mviles y cargas dinmicas, mostrndose el cambio en las diferentes

combinaciones.

d) En lo referente a la evaluacin de la estructura para el caso de la carga viva vehicular HL-93, se ha

determinado que el esquema de construccin propuesto es adecuado por cuanto se cumplen con los

objetivos del sistema adoptado.

e) En la etapa de diseo estructural, se ha podido comparar los esfuerzos generados por las cargas

actuantes en la estructura final adoptada, con las correspondientes fuerzas y momentos resistentes de

la estructura.

f) Como resultado de esta verificacin se concluye que el proyecto diseado es la alternativa adecuada,

por cuanto se ha comprobado que la superestructura del Puente posee la suficiente capacidad

resistente como para soportar la sobre carga vehicular HL-93 (AASHTO LRFD).

h) Los resultados obtenidos son satisfactorios en el modelo y en el desempeo de la estructura, para las

sobrecargas vehiculares actuales.

9. REFERENCIA BIBLIOGRAFICA CONSULTADA.

1. American Association of State Highway and Transportation Officials, AASHTO LRFD BRIDGE

DESIGN SPECIFICATIONS, by American Association of State Highway and Transportation Officials

Publications, First Edition, USA, 1994.

2. AISC LRFD, Manual of Steel Construction, USA, 1986.

3. CAPITULO PERUANO DEL AMERICAN CONCRETE INSTITUTE, Anlisis, Diseo y Construccin en

CONCRETO PRETENSADO Y POSTENSADO, Primera Edicin, Per, 2002.

4. DYWIDAG SYSTEMS INTERNATIONAL, Barras para Potenzado DYWIDAG, Tercera Edicin,

Espaa, 2002.

5. England George L, Tsang Neil C.M. and Bush David I., Integral Bridges: A fundamental approach to

the time-temperature loading problem - First published, Germany, 2000.

6. Wilson, Edward L. Three-Dimensional Static and Dynamic Analysis of Structures, Third Edition, USA,

2002.

7. Zapata Baglietto, Luis F. DISEO ESTRUCTURAL EN ACERO, Editorial Luis F. Zapata Baglietto,

Per, Primera Edicin, 1997.