AVANCE DE DISEO DE PUENTES

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1. INTRODUCCION

En la construccin de una carretera o de una va se presentan ciertos obstculos, los cuales tienen que ser salvados por una estructura segura y econmica denominada puente, el cual debe soportar el trnsito de vehculo o de otro tipo sobre el cruce. Estas deben ser diseadas estticamente. Los obstculos pueden ser variados y presentan condiciones que obligan a usar diferentes tipos de estructura.Los obstculos ms fuertes son los que constituyen corrientes de agua los cuales atraviesan a las vas, en donde se necesita una estructura la cual deje pasar el cruce de agua en tiempos de lluvia es decir de crecida, sin que afecte la propia estructura ni sobrepase la altura de la rasante obstruyendo la circulacin por la va.Por lo cual las estructuras que cumplen con los requisitos ya mencionados anteriormente son las estructuras llamadas puente, el cual tiene varios mtodos de diseo de su estructura, en el presente informe se detallara los pasos necesarios para el diseo de un puente viga por el mtodo de cargas y resistencias factoradas (LRFD), para el siguiente diseo se utiliz los datos sacados de campo, analizados e interpretados en gabinete con el grupo de trabajo correspondiente.2. OBJETIVOS

General

Disear un puente viga (puente Belaunde Terry) utilizando el mtodo de cargas y resistencia factorada (LRFD) con los clculos tomados en campo.Especficos

Analizar e interpretar el mtodo LRFD para el diseo de un puente viga. Usar la norma adecuadamente para el diseo de un puente viga por el mtodo LRFD, en una zona de Cajamarca. Realizar el levantamiento topogrfico de la zona que le corresponde al puente. Calcular la sedimentacin presente en el rio. Identificar qu tipo de calzada se usara tomando en cuenta la geometra de la calle respectiva de nuestro puente y el tipo de zona. Calcular el nmero de vigas ms conveniente para nuestro puente, asegurando un bajo costo y un diseo ptimo. Verificar los espaciamientos de los aceros, para optimizar costos y hacer el diseo ms conveniente. Calcular la disposicin de los aceros para cada una de las estructuras, y la manera en que se van a unir. Calcular el acero por todos los lmites, de manera que se pueda escoger el ms ptimo.3. JUSTIFICACION:

El presente trabajo tiene por finalidad ayudar al estudiante a interpretar la norma de diseo de puentes y a la vez ver en aspecto prctico como aplicar esto a la vida real en campo. Es decir permite plantear una solucin a una realidad problemtica actual, ver los criterios tomados para resolver dicho problema y las alternativas que el estudiante plantea.A la vez como trabajo prctico permite tomar perspectiva de cmo abordar algn problema parecido a este tipo visto, al final aprenderemos de nuestros errores con la finalidad de no cometerlos en cualquier otra obra, podremos tomar mayor criterio para ahorrar tiempos y optimizar costos.

4. MARCO TEORICOPUENTE:Unpuentees una construccin que permite salvar un accidente geogrfico como unro, uncan, unvalle, unacarretera, uncamino, unava frrea, uncuerpo de aguao cualquier otro obstculo fsico. El diseo de cada puente vara dependiendo de su funcin y de la naturaleza del terreno sobre el que se construye.Su proyecto y su clculo pertenecen a laingeniera estructural, siendo numerosos los tipos de diseos que se han aplicado a lo largo de la historia, influidos por los materiales disponibles, las tcnicas desarrolladas y las consideraciones econmicas, entre otros factores. Al momento de analizar el diseo de un puente, la calidad del suelo o roca donde habr de apoyarse y el rgimen del ro por encima del que cruza son de suma importancia para garantizar la vida del mismo.

METODO LRFD:Una persona puede viajar por todo el mundo y puede apreciarse muchos puentes y grandes edificios construidos con acero, y podr concluir que el acero es el material estructural perfecto al mirar sus caractersticas, de que tiene gran resistencia, poco peso comparado con el concreto reforzado, facilidad de fabricacin, construccin, pero la realidad es otra, el acero tiene ventajas y desventajas, y como ventajas el acero tiene: Alta resistencia: A pesar de que el puente o edificio tenga grandes magnitudes el acero ser resistente. Uniformidad: El acero no cambia sus propiedades con el paso del tiempo. Elasticidad: Las magnitudes del acero pueden ser calculadas con exactitud, a comparacin del concreto reforzado que es relativamente incierto. Durabilidad: El acero con los cuidados necesarios durar indefinidamente. Ductilidad: Tiene la capacidad de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensin.Desventajas que tiene el acero como material de construccin: Costo de mantenimiento: El acero es susceptible a la corrosin, por tanto debe pintarse peridicamente, lo cual implica un aumento de costos. Susceptibilidad al pandeo: Cuanto ms largos y esbeltos sea el acero y se someta a presin, mayor es el peligro de pandeo. Fractura frgil: Al momento de estar construyendo el peligro de que las columnas de acero se quiebre es constante si no se realiza el trabajo con exactitud.En este tipo de mtodo el tipo de material empleado es de vital importancia, tambin la exactitud de los clculos.Exactitud de los clculos: Muchos estudiantes y profesionistas tiene dificultad de entender los resultados que marcan las calculadoras, el diseo estructural no es una ciencia exacta, y no tiene sentido tener un nmero de ocho cifras despus del punto, algunos de los mtodos de anlisis se basan en situaciones totalmente inciertas, las cargas mximas slo pueden determinarse de forma aproximada. Las especificaciones , se dice que rigen al ingeniero e impiden que realice con libertad sus trabajos pero la verdad es que grandes ingenieros en su tiempo construyeron grandes pirmides con pocas especificaciones, no importa cuntas especificaciones escriban, resulta imposible que cubran toda situacin posible, en resumen no importa que cdigo o especificacin de uso usen o no, la responsabilidad al final del proyecto es del ingeniero estructurista, Este mtodo se basa en dos tipos de cargas en cargas muertas y cargas vivas. Cargas muertas: Son cargas de magnitud constante que permanecen fijas en un mismo lugar, Cargas vivas: Todas las cargas que estn en movimiento, autos, gras, personas, etc.Ventajas del mtodo LRFD:Es probable que se ahorre mucho dinero con este mtodo sobre todo cuando las cargas vivas son ms pequeas que las muertas, el mtodo de LRFD, se utiliza un factor de seguridad menor para las cargas muertas y mayor para las cargas vivas, al utilizar otro mtodos de construccin los costos se elevan cuando las cargas vivas son ms grandes que las muertas.LRFDLas cargas de trabajo o servicio (Qi) se multiplican por ciertos factores de carga o seguridad (isiempre mayores que 1.0).Las cargas factorizadas usadas para el diseo de la estructura. Las magnitudes de los factores de carga varan, dependiendo del tipo de combinacin de las cargas. La estructura se proporciona para que tenga una resistencia ltima de diseo suficiente para resistir las cargas factorizadas. Esta resistencia es la resistencia terica o nominal (Rn) del miembro estructural, multiplicada por un factor de resistencia (siempre menor que 1.0)La expresin para el requisito de seguridad estructural es:i QiRn(Suma de los productos de los efectos de las cargas y factores de carga) (factor de resistencia)(resistencia nominal) (Los efectos de las cargas) (la resistencia o capacidad del elemento estructural)DondeU la carga ltimaD cargas muertas (Dead load)L cargas vivas (Live load)Lr cargas vivas en techos (Roof Live load)S cargas de nieve (Snow load)R carga inicial de agua de lluvia o hielo (Rain water or ice load)W fuerzas de viento (Wind load)E Fuerzas de Sismo (Earthquake load)

Se base en los conceptos de estados lmite.El estado lmite es para describir una condicin en la que una estructura o parte de ella deja de cumplir su pretendida funcin.

5. DESARROLLO DE LA PRCTICAUBICACIN:

DEPARTAMENTO: CAJAMARCAPROVINCIA: CAJAMARCADEPARTAMENTO: CAJAMARCA

COORDENADAS INICALES:

PUNTOESTENORTECOTA

1775959.7539205009.672725.0938

DATOS TOPOGRAFICOS TOMADOSEn total se sacaron ms de 200 puntos que estn especificados dentro de la memoria topogrfica respectiva

PUNTOESTENORTECOTA

1775959.7539205009.672725.0938

2775952.7129205003.092725.3676

3775951.239205012.242725.1858

4775962.7829205003.962724.7923

5775965.3989204983.522724.9555

6775968.5889204978.082725.0982

7775969.4559204992.852724.8712

8775973.869204969.432725.2065

9775973.4789204987.872724.6416

10775977.9839204981.832724.7909

11775982.8579204977.132724.6142

12775967.159204965.942725.3028

13775985.7219204974.962724.5834

14775959.4739204961.622725.5153

15775950.0639204955.912726.5483

16775941.6659204949.992727.6851

17775922.1989204935.512728.0491

18775899.4099204913.362727.7314

19775903.5399204911.512724.3796

20775903.8999204915.782725.5317

21775904.7579204909.922724.538

22775905.2419204914.562724.3302

23775906.1819204912.632724.0865

24775907.8259204911.142724.7952

25775909.8059204920.052725.5557

26775912.2089204910.52726.0519

27775911.2669204918.812723.8782

28775911.1779204916.822723.726

29775915.7029204926.692725.5304

30775911.9029204914.822724.034

31775918.5679204924.542723.5501

32775913.3069204911.382726.0545

33775923.4589204935.382725.6641

34775917.4979204914.022725.9148

Procedimiento: Para el levantamiento tomamos 2 estaciones bsicas una en el filo de la carretera y otra al centro del ro, desde all irradiamos y tomamos los puntos.

PLANO TOPOGRAFICO DEL RIO

PLANO DE PERFIL DEL RIO

PLANO DA SECCION PRINCIPAL

PLANO DE LA ENVOLVENTESDATOS TOMADOS PARA EL CLCULO DE LA ALTURA DE LA LOSA:

Estos datos estn adjuntos en el exel correspondiente, este archivo contiene: Un anlisis estadstico tanto de la cuenca para hallar el caudal del ro y compararlo con la huella de la avenida mxima. Se tomaron datos para el clculo de la altura de sedimentacin mxima. Y la altura libre se la clculo de acuerdo a criterio y lo especificado por el docente.

6. CONCLUSIONES: Para el clculo de la longitud del puente se tuvo un problema debido a que el cauce del rio haba sido modificado por la mano del hombre, lo que nos hizo tomar datos de la parte superior e inferior al cauce para hallar la longitud real del puente con un dato de 15 m de longitud tomado desde el eje del rio. Para el clculo de la sedimentacin se realiz un anlisis estadstico obtenindose una altura de 0.50 m. Todos los datos que fueron asumidos, se determinaron de acuerdo a la norma de diseo de aceros. Para el clculo y comprobacin de la huella se usaron mtodos hidrolgicos y la formula racional. Se opt por una calzada en el puente tipo lomo de pescado pues no existe una calzada pavimentada previa en la calle y se asign este tipo de calzada utilizando el bombeo correspondiente a una zona lluviosa. Para el diseo, en un inicio se hizo el clculo con dos vigas, pero el espesor de la losa era mayor que 25 cm el cual generaba mayor carga muerta de manera que aumentaba el peralte de la vigas y con ello nos obligaba a hacer un diseo por torsin. Por cuestiones tcnicas y acadmicas optamos por disear con 4 vigas, de esta manera aplicar lo aprendido en clase diseando por el mtodo LRFD. Para el presente trabajo se usaron 4 vigas, por lo que fue preciso disear tanto una viga exterior como una interior, de la misma manera sucede con los diafragmas, que son tres, donde tambin se tuvo que disear uno exterior y otro interior. En el diseo de losa (apoyo continuo) la norma nos brinda una frmula para calcular el momento, pero al hacer el anlisis por carga puntual. Es importante verificar los espaciamientos obtenidos, como por ejemplo: si obtenemos un espaciamiento mayor a 40cm entre los aceros, es posible optar por un acero de menor dimetro y as economizar el costo del puente y el comportamiento de la estructura de concreto armado. Durante el proceso fue posible cambiar el dimetro del acero en algunas estructuras como son parapeto. El acero de la vereda es continuo al acero de la losa, por lo que a pesar de que la vereda pudiese haber sido diseada con un acero de menor dimetro a 5/8, se sigui optando este acero, ya que es el acero de la losa. Durante el diseo por el mtodo LRFD se observ en el punto de comprobacin de acero por servicio, especficamente en el control de fisuras, que el concreto es capaz de resistir la solicitaciones por anlisis de agrietamiento, es decir fr>fc. Por lo que no sera necesario disear las estructuras por agrietamiento. Esto sucedi en el diseo del parapeto, vereda y losa. Para el clculo de los aceros se tom el ms conservador de los tres estados limites, de esta manera tanto para parapeto, vereda y losa se dise con el acero calculado para el estado lmite de Resistencia I.

7. ANEXOSUbicacin de trabajo, puente Belaunde Terry

La zona escogida se encuentra en el jirn Belaunde Terry, la seccin y el terreno de estudio ha sido levantado con estacin total, los datos calculados se encuentran detallados en el informe y los planos.

Instalacin De Equipo Y Toma De Puntos Base

La estacin y equipo utilizado para el trabajo de campo fue brindada por el ingeniero a cargo del curso de puentes

Levantamiento de terreno con estacin total

Encuestas realizadas a los vecinos aledaos en el puente

La encuesta fue realizada a las personas mayores aledaas a la zona donde diseara el puente, dicha encuesta se realiz con el fin de hacer el diagnostico.

universidad nacional de cajamarca14