Proyecto Final de Metalicas 2012

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ESTRUCTURAS METALICAS

PROYECTO DE ESTRUCTURAS METALICASPUENTE METALICO

1. CAPITULO I: INTRODUCCION

Uno de los materiales de fabricación y construcción más versátil, más adaptable y más

ampliamente usado es el ACERO. A un precio relativamente bajo, el acero combina la

resistencia y la posibilidad de ser trabajado, lo que se presta para fabricaciones mediante

muchos métodos. Además, sus propiedades pueden ser manejadas de acuerdo a las

necesidades específicas mediante tratamientos con calor, trabajo mecánico, o mediante

aleaciones.

En Bolivia el uso de perfiles metálicos ha ido creciendo de igual manera, pero por la falta de

empresas productoras de este material, la materia prima llega en planchas, las cuales son

dobladas en frio y poseen varias secciones. Pero por este mismo hecho el precio de

importación de este material es elevado, por lo que no se usa para la construcción de

estructuras grandes como edificios

Los puentes metálicos son estructuras imponentes que se construyen con rapidez. Sin

embargo, tiene un alto costo y además se encuentran sometidos a la acción corrosiva de los

agentes atmosféricos, gases y humos de las ciudades y fabricas. Por ello,

su mantenimiento es caro.

El acero es el material más importante desde finales del siglo XIX para la construcción de

puentes metálicos. En un principio su uso fue escaso por su alto costo. Años después el

material bajo drásticamente su precio. Realizándose impresionantes monumentos de acero.

Son numerosos los puentes metálicos de cercha existentes en el país tanto para vehículos

como para ferrocarril, diseñados en el extranjero y ensamblados en el sitio, hasta la década

de los 60 del siglo pasado. Posteriormente, los puentes de concreto pos tensado de vigas T,

remplazaron los metálicos de cercha, con beneficio para la ingeniería nacional, pues

el proceso de diseño y construcción se realizaba por ingenieros colombianos.

Una de las mayores ventajas del acero son: su construcción en el taller y la facilidad de

traslado al sitio para su armado; esto le permite competir con los puentes de concreto pre

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esforzado, en sitios inhóspitos de la geografía nacional, o cuando el factor tiempo de

construcción es una variable fundamental para la obra.

En el presente proyecto se usará el acero, para el diseño y la construcción del puente

metálico.

1.1. OBJETIVO 1.1.1. OBJETIVO GENERAL

El presente proyecto tiene por objeto analizar y diseñar la estructura del puente metálico

“FRONTERA” ubicado en la región del Chapare

1.1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Calcular la magnitud de las fuerzas y deformaciones originadas por las cargas actuantes.

Dimensionar los elementos estructurales de manera que soporten en forma satisfactoria

las cargas a las cuales puedan estar sujetos.

Determinar la disposición del sistema estructural.

Realizar Una Descripción De Los Puentes Metálicos Modulares

Efectuar El Estudio De Las Normas Nacionales E Internacionales Aplicables Al Diseño De

Puentes Metálicos

Diseñar Y Simular El Modulo En Los Respectivos Programas Computacionales

Diseñar Y Simular El Puente Para Varias Luces Y Disposición De Módulos

Establecer La Metodología Para El Ensamble Y Lanzamiento

Determinar Conclusiones Y Recomendaciones Finales

1.2. ALCANCEEl proyecto es netamente académico, emplearemos el uso de la norma LRFD. Se llegara a

diseñar todos lo elementos metálicos de la cercha del puente metálico (cercha tipo Pratt).

Emplearemos el uso de programas matriciales como el SAP 2000 para el cálculo de las líneas

de influencia y de cada una de las solicitaciones. Se empleara hormigón armado y perfiles

metálicos el acero empleado será A-36. Además se van a realizar combinaciones de carga sin

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considerar efectos de viento y sismo. Las cargas a considerar serán las cargas de peso de losa,

peso del acero estructural y las cargas debido a impacto.

2. CAPITULO II: GEOMETRIA DEL PROYECTO2.1. DESCRIPCION

2.1.1. ARMADURA PRATT PLANA

Características de puentes metálicos

Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian considerablemente con el tiempo.

Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el

peso de las estructuras, esto es de gran importancia en puentes de grandes claros.

Durabilidad.- Las estructuras durarán de forma definitiva si tienen un

adecuado mantenimiento.

Ductilidad.- Es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin

fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturalezadúctil permite fluir localmente

evitando fallas prematuras.

Tenacidad.- Poseen resistencia y ductilidad, siendo la propiedad de un material para

absorber energía en grandes cantidades.

Elasticidad.- Se acerca más a la hipótesis de diseño debido que sigue la ley de Hooke.

Costo de recuperación.- Se los puede reutilizar como chatarra.

Originalmente fue diseñada por Thomas y Caleb Pratt en 1844, representa la adaptación de

las celosías al uso más generalizado del acero. A diferencia de una celosía Howe, aquí las

barras están inclinadas en sentido contrario de manera que las diagonales están sometidas a

tracción mientras que las barras verticales están comprimidas.

Eso representa ventajas si toda la celosía es de acero, ya que los elementos fraccionados no

presentan problemas de pandeo aunque sean largos mientras que los sometidos a

compresión si pueden presentar pandeo, lo que obliga a hacerlos de mayor espesor. Puesto

http://es.wikipedia.org/wiki/Pandeo

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Caleb_Pratt&action=edit&redlink=1

http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Thomas_Pratt&action=edit&redlink=1

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que el efecto del pandeo es proporcional a la longitud de las barras interesa que los

elementos más cortos sean los que sufren la compresión.

La celosía Pratt puede presentar variaciones, normalmente consistentes en barras

suplementarias que van desde las diagonales hasta el cordón superior, dichas barras son

usadas para reducir la longitud efectiva de pandeo.

En esencia tiene una tipología y uso muy parecidos a la Warren. Para la armadura de cuerdas

paralelas, la Pratt ofrece la ventaja de tener los miembros más largos del alma a tracción y los

miembros verticales más cortos a compresión (menos efecto de pandeo). Se usan en techos

de luces moderadas entre 18 y 30 metros. Si se requiere de mayor luz serían más

recomendables las armaduras de abanico o las armaduras Fink.

2.1.2. TIPOS DE PERFIL

Perfiles WEl perfil estructural que se usa con mayor frecuencia es el perfil de patín ancho.o W. Este

perfil es doblemente simétrico (tanto con respecto al eje de las x como para el eje de las y),

que consiste en dos patines de forma rectangular conectados por una placa de alma también

rectangular. Las caras del patín son esencialmente paralelas con la distancia interior entre

patines para la mayoría de los grupos, con una dimensión constante" .** Hay alguna

variación debido al desgaste del rodillo laminador y otros factores, pero la distancia se

mantiene constante dentro de las tolerancias de la ASTM.

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La designación: W16 x 40 significa un peralte nominal total de 16 pulg y con un peso de 40

lb/pie. La designación: W410 x 59.5 es la misma W16 anterior con un peralte nominal en mm

(basado en el promedio aproximado de los peraltes de todas las secciones y redondeado

hasta los más cercanos 5 mm) y con una masa de 59.5 kg/m.

PERFIL S

Son perfiles doblemente simétricos producidos de acuerdo con las dimensiones adoptadas

en 1896 y que se conocían anteriormente como vigas I o vigas American Standard. Hay tres

diferencias esenciales entre los perfiles S y W:

1. El ancho del patín del perfil S es menor.

2. La cara interna del patín tiene una pendiente de aproximadamente 16.70

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3. El peralte teórico es el mismo que el peralte nominal. Una viga S510 x 111.6 es un perfil

con peralte nominal 510 mm x 111.6 kg/rn (S20 x 75).

Perfiles M

Son perfiles doblemente simétricos que no se clasifican como perfiles W o S. Existen unos 20

perfiles ligeros, clasificados como perfiles M. Un perfil M360 x 25.6 es el mayor de la

clasificación M, y es una sección de peralte nominal de 360mm y una masa de 25.6 kg/m

(M14 x 17.2).

Perfiles e

Son perfiles de carial, producidos de acuerdo con estándares dimensionales adoptados en

1896. La pendiente interna del patín es la misma que la de los perfiles S. Estos canales se

llamaban anteriormente canales Standard o American Standard. Los peraltes teóricos y

nominales son idénticos (lo mismo que para los perfiles MC que se describen a continuación).

Un C150 x 19.3 es un perfil estándar de canal con un peralte nominal de 150 mm y una masa

de 19.3 kg/m (C6 x 13).

Perfiles Me

Estos son perfiles en canal que no se clasifican como perfiles C. Se conocían como canales

diversos o para construcción de barcos.

Perfiles L

Estos perfiles pueden ser angulares de lados iguales o desiguales. Todos los angulares tienen

paralelas las caras de los lados. Las dimensiones de los lados del angular pueden tener una

variación de ± 1 mm en el ancho.

Un perfil L6 x 6 x ! es un angular de lados iguales con dimensión nominal de 6 pulg y un

espesor de ¡ pulg.

Un perfil L89 x 76 x 12.7 es un angular de lados desiguales con dimensiones en sus lados de

89 y 76 mm respectivamente, y un espesor de 12.7 mm en sus lados (L3 ½ x 3 ½ ).

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Perfiles T

Las tes estructurales son miembros estructurales que se obtienen cortando perfiles W (para

WT), S (para ST), o M (para MT). Por lo general se hace el corte de tal modo que se produce

un perfil con área equivalente a la mitad del área de la sección original, pero a menudo se

puede desplazar el corte cuando se requiere una Sección con mayor peralte. Las tablas

publicadas con perfiles T se basan en cortes simétricos. No se tiene en cuenta la pérdida de

material debido al corte de la sección original, por aserrarniento o corte con soplete. Un

perfil WT205 x 29.8 es una te estructural con un peralte nominal de 205 mm y una masa de

29.8,kg/m, y se obtiene dividiendo la sección W410 x 59.5 (de una sección W16 x 40).

2.1.3 TIPOS DE PUENTES METALICOS

La armadura funciona de forma análoga a la viga. La hilera superior de elementos,

llamado cordón superior, queda en compresión, al igual que el ala superior de la viga. Los

elementos que forman el cordón inferior, como el ala inferior de la viga, quedan en tensión.

Los elementos verticales y diagonales que van de uno a otro cordón quedan en tensión o en

compresión según la configuración y según cambia la posición de la carga móvil. Los

elementos sujetos sólo a tensión bajo cualquier patrón de carga posible son esbeltos. Los

demás elementos son más masivos; pueden ser piezas que dejen el centro hueco y que a su

vez estén formadas por pequeños elementos triangulares.

Puentes con armaduras poligonales o parabólicas

El cordón superior es de forma poligonal con su punto de mayor peralte en el centro. El

cordón inferior es generalmente horizontal.

Puentes con armaduras rectangulares

El cordón poligonal es el cordón horizontal.

Puentes con armadura de tablero superior

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Queda totalmente debajo del tablero, el cual se apoya sobre las placas de los cordones

superiores.

Puentes con armadura de tablero superior

Sostiene al tablero por medio de las placas o pasadores de sus cordones inferiores.

Puentes con armadura de tablero inferior

Cuyas vigas armadas están unidas por encima del nivel del tablero por elementos de

arrostramiento.

Puentes de armazón lateral

No tiene arriostramiento uniendo a sus cordones superiores.

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Puentes de armadura de "N"s"

Fue patentizada por los estadounidenses hermanos Pratt en 1844. Esta configuración se

distingue por tener sus diagonales siempre bajando endirección al centro del tramo, de

forma que sólo están sujetas a tensión. Puede variar según su silueta sea rectangular o

poligonal. Las armaduras poligonales de "N's" de tramos del orden de los cien metros pueden

tener diagonales adicionales que no alcancen de cordón a cordón,

denominadassubdiagonales.

Puentes de armaduras "doble N"s"

En 1847 se patentizó, en la cual los postes verticales quedan más cercanos unos a otros y las

diagonales los atraviesan por sus puntos medios hasta terminar en el próximo panel.

Puentes de armadura de "W's"

Fue patentizada en 1848 por dos ingenieros británicos. Esta configuración tiene sus

diagonales en direcciones alternadas y generalmente combinadas con elementos verticales o

postes. Una variación de ésta tiene dos sistemas de diagonales en direcciones opuestas, la

armadura de "X's", también conocida como "sistema Eiffel". La armadura "de celosía" tiene

tres sistemas de diagonales tipo "W" superpuestos.

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Puentes de armadura rígida

Combinan las planchas y estribos de los puentes de placas con las vigas y estribos de los de

viga; esta combinación forma unidades sencillas sinarticulaciones de unión entre las piezas.

Son armaduras de acero rodeadas de hormigón. De origen muy reciente, resultan

sumamente útiles para separar en niveles los cruces de carreteras y ferrocarriles. En estos

cruces suele ser conveniente que la diferencia de niveles sea mínima y los puentes de

la clase que nos ocupa son susceptibles de recibir menor altura en un mismo tramo que los

otros tipos.

Puentes de armadura sencilla

Las armaduras de los puentes modernos adoptan muy variadas formas. Las armaduras Pratt y

Warren, de paso superior o inferior, son las más utilizadas en puentes de acero de tramos

cortos. Para los puentes de tramos largos se emplea la armadura Parker, de cordón superior

curvo, también llamada armadura Pratt, y para los de vanos largos y viga de celosía sencilla

se utilizan estructuras con entrepaños subdivididos. Las armaduras para vanos largos están

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subdivididas en forma que la longitud de los largueros no sea excesiva; a medida que

aumenta la anchura del vano, debe hacerlo la altura de la armadura tanto para evitar las

flexiones excesivas como por razones de economía. Los miembros metálicos de los puentes

con viga de celosía se construyen de muy diversas formas.

Puentes de vigas laterales

Los primeros puentes establecidos por la humanidad fueron puentes de vigas: troncos

atravesados sobre ríos u hondonadas. Cuando el hombre tuvo bestias de carga se vio

obligado a colocar dos o más troncos juntos y tender sobre ellos una cubierta o piso plano

para que éstas pudieran pasar. Cuando la distancia a salvarse resultaba mayor que la

longitud práctica de las vigas de troncos, se recurrió a la colocación de tramos de maderos

sobre una serie de soportes intermedios o pilas.

La viga es una estructura horizontal que puede sostener carga entre dos apoyos sin crear

empuje lateral en éstos. En este tipo de estructura se desarrolla compresión en la parte de

arriba y tensión en la parte de abajo. La madera y la mayoría de los metales son capaces de

resistir ambos tipos de esfuerzo, al igual que el hormigón con refuerzo de acero.

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2.1.4 NORMATIVA

Este trabajo se elaborará con el método LRFD (Load and Resistance Factor Design).

Las especificaciones LRFD se concentran en requisitos muy específicos relativos a los estados

límite de resistencia, llegando a realizar los cálculos en el estado de fluencia del acero y le

permiten al proyectista cierta libertad en el área de servicio.

En el método LRFD las cargas de trabajo o servicio se multiplican por ciertos factores de carga

o seguridad y se obtienen las cargas factorizadas usadas para el diseño de la estructura. Las

magnitudes de los factores de carga varían dependiendo del tipo de combinación de las

cargas. Esta norma maximiza la carga y disminuye la resistencia interna esto es para brindar

seguridad a nuestra estructura, los factores que se utilizan para la amplificación de las cargas

se realizaran según las siguientes correspondientes:

COMBINACIONES Y FACTORES DE CARGA.-

REGLAMENTO LRFD

Las siguientes combinaciones de carga y sus correspondientes factores deben ser analizados:

CARGAS (A4)

D= Carga muerta, durante la construcción

L = Carga viva

Lr = Carga viva de cubierta

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W = Carga de viento

S = Carga de nieve

E = Carga por sismo

R = Carga inicial de lluvia en cubiertas planas, cuando falla el desagüe

COMBINACIONES DE CARGA

(A4 - 1) 1.4 D

(A4 – 2) 1.2 D + 1.6 L + 0.5 (Lr ó S ó R)

(A4 – 3) 1.2 D + 1.6 (Lr ó S ó R) + (0.50Lr ó 0.8W)

(A4 – 4) 1.2 D + 1.3 W + 0.5 L + 0.5 (Lr ó S ó R)

(A4 – 5) 1.2 D + 1.5 E + (0.5 L ó 0.2 S)

(A4 – 6) 0.9 D – (1.3 W ó 1.5 E)

2.1.5 ASPECTOS ECONOMICOS

La eficiencia económica de un puente depende del sitio y tráfico, el radio de ahorros por

tener el puente comparado con su costo. El costo de su vida está compuesto de materiales,

mano de obra, maquinaria, ingeniería, costo del dinero, seguro, mantenimiento, renovación,

y finalmente, demolición y eliminación de sus asociados, reciclado, y re-emplazamiento,

menos el valor de chatarra y reutilización de sus componentes. En algunos casos la apariencia

del puente puede ser más importante que su eficiencia de costo.

Los puentes metálicos tienen dos tipos de limitantes: su costo por utilizar materiales

importados, y la necesidad de un mantenimiento considerable.

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2.2 DESCRIPCION DE MATERIALES2.2.3 ACERO

El acero es una aleación de hierro con pequeñas cantidades de otros elementos, es decir,

hierro combinado con un 1% aproximadamente de carbono, y que hecho ascua y sumergido

en agua fría adquiere por el temple gran dureza y elasticidad. Hay aceros especiales que

contienen además, en pequeñísima proporción, cromo, níquel, titanio, volframio o vanadio.

Se caracteriza por su gran resistencia, contrariamente a lo que ocurre con el hierro. Este

resiste muy poco la deformación plástica, por estar constituida solo con cristales de ferrita;

cuando se alea con carbono, se forman estructuras cristalinas diferentes, que permiten un

gran incremento de su resistencia.

Acero de construcción

Acero con bajo contenido de carbono y adiciones de cromo, níquel, molibdeno y vanadio.

El acero es uno de los más importantes materiales estructurales. Entre sus propiedades de

particular importancia en los usos estructurales, están la alta resistencia, comparada con

cualquier otro material disponible, y la ductilidad. fallar) Otras ventajas importantes en el uso

del acero son su amplia disponibilidad y durabilidad, particularmente con una modesta

cantidad de protección contra el intemperismo Entre las más importantes propiedades

estructurales del acero se tienen las siguientes:

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1. Módulo de elasticidad, E. El rango típico para todos los aceros (relativamente

independiente de la resistencia de fluencia) es de 28 000 a 30 000 k/pulg- ó 193 000 a 207

000 MPa.1< El valor de diseño se toma por lo general como 29 000 k/pulg- ó 200 000 MPa.

2. Módulo de cortante, G. El módulo de cortante de cualquier material elástico se calcula

como

donde u = coeficiente de Poisson que se toma como 0.3 para el acero. Usando u = 0.3 se

obtiene un valor de G = 11 000 k/pulg- ó 77000 MPa.

3. Coeficiente de expansión térmica, a. El coeficiente de expansión térmica

puede tomarse como

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Considerando que el pórtico es de una luz apreciable el diseño de la cubierta se realizará con

PERFILES SOLDADOS en ACERO A36, cuyas características son:

ASTM Fy(ksi) Fy(Kg/cm2) Fu(ksi) Fu(Kg/cm2)

A 36 36 2530 58 4080

- Formas Perfiles, barras y placas

- Tensión a la fluencia (fy) 36 KSI. (2530 kg / cm2)

- Tensión al estado último de Rotura (fu) 58 KSI (4080 kg / cm2)

- Módulo de Elasticidad (E) 29000 KSI (2100000 kg / cm2)

- Módulo de Poisson 0.3

Acero estructural A-36

- Modulo de elasticidad del acero 2100000 Kg/m2

- Tensión base tracción. 1440 Kg/m2

- Tensión base de flexión 1440 Kg/m2

- Tensión de base de corte 960 Kg/m2

2.2.4 HORMIGON

El hormigón o concreto es el material resultante de la mezcla de cemento (u

otro conglomerante) con áridos (grava, gravilla y arena) yagua. La mezcla de cemento con

arena y agua se denomina mortero. Existen hormigones que se producen con otros

conglomerantes que no son cemento, como el hormigón asfáltico que utiliza betún para

realizar la mezcla.

El cemento, mezclado con agua, se convierte en una pasta moldeable con propiedades

adherentes, que en pocas horas fragua y se endurece tornándose en un material de

consistencia pétrea.

http://es.wikipedia.org/wiki/Fraguado

http://es.wikipedia.org/wiki/Molde

http://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n_asf%C3%A1ltico

http://es.wikipedia.org/wiki/Mortero_(construcci%C3%B3n)

http://es.wikipedia.org/wiki/Agua_(hormig%C3%B3n)

http://es.wikipedia.org/wiki/Arena_(hormig%C3%B3n)

http://es.wikipedia.org/wiki/Grava

http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81rido_(miner%C3%ADa)

http://es.wikipedia.org/wiki/Conglomerante

http://es.wikipedia.org/wiki/Cemento

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La principal característica estructural del hormigón es que resiste muy bien los esfuerzos de

compresión, pero no tiene buen comportamiento frente a otros tipos de esfuerzos (tracción,

flexión, cortante, etc.), por este motivo es habitual usarlo asociado al acero, recibiendo el

nombre de hormigón armado, o concreto pre-reforzado en algunos lugares; comportándose

el conjunto muy favorablemente ante las diversas solicitaciones.

Cuando se proyecta una estructura de hormigón armado se establecen las dimensiones de

los elementos, el tipo de hormigón, los aditivos, y el acero que hay que colocar en función de

los esfuerzos que deberá soportar y de las condiciones ambientales a que estará expuesto.

Su empleo es habitual en obras de arquitectura e ingeniería, tales como edificios, puentes,

diques, puertos, canales, túneles, etc. Incluso en aquellas edificaciones cuya estructura

principal se realiza en acero, su utilización es imprescindible para conformar la cimentación.

Propiedades de deformación

- Retracción de fraguado

- Aumento con relación agua/cemento

- Creep = Deformación unitaria en el tiempo (cargas de larga duración)

Resistencia a tracción

http://es.wikipedia.org/wiki/Cimentaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Hormig%C3%B3n_armado

http://es.wikipedia.org/wiki/Acero

http://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_de_compresi%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_de_compresi%C3%B3n

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- Baja capacidad en tracción

Compensación con uso de acero

- Módulo elástico similar al de compresión

Gran rigidez con baja capacidad - falla frágil

• Resistencia a compresión

– Basada usualmente a 28 días (f’c)

• f’c @ 28 días ~90% capacidad última (años)

2.3 SECCION TIPO

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CARACTERISTICAS VALORESCamión Tipo H – 20

A H – 20 = 1.15 piesB 4 mD 4 mN 10

Sistema de diseño IsostáticoAcero tipo A – 36

Limite de fluencia (Fy) 36 KsiLosa Hormigón Armado

Camión Peso por eje (Kg) Peso por Rueda (Kg)Delantera Trasera Delantera Trasera

H – 20 3636.36 14545.45 1818.18 7272.73

2.4 CAMION TIPO

El código AASHTO define diversos tipos de cargas móviles que actúan sobre los diferentes

componentes de los puentes: camiones tipo de 2 ejes, camión H20 y H15 y camiones de

3 ejes, camión HS20-44 y HS15-44, también a su vez considera para estos mismos tipos de

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camión cargas distribuidas Equivalentes al flujo vehicular, incluyendo en esta consideración

cargas concentradas.

Mientras los camiones tipo idealizan una carga que simulan el efecto de la presencia de

vehículos sumamente pesados de 2 y más ejes, la carga distribuida equivalente con cargas

concentradas simula el efecto de un congestionamiento vehicular sobre el puente.

Para ambos casos de idealización de la carga viva, por efecto del peso de los camiones, se

supone que las mismas actúan sobre un ancho mínimo de faja de tráfico de 10 pies (3 m)

La norma AASHTO especifica que para encontrar los máximos esfuerzos de momentos y

cortantes en cualquier elemento de la superestructura del puente, por efecto de la carga

viva, se deben calcular los esfuerzos tanto para el camión tipo como para las cargas

distribuidas y escoger el que más esfuerzo determine.

La norma AASHTO especifica varios camiones típicos de diseño, sin embargo a continuación

se indicaran los más importantes para el diseño de puentes:

El Camión Tipo H20 - 44:

Es un camión tipo idealizado de 2 ejes con un peso total de 40,000 lb (18.14 tn),cuyo peso se

distribuye de la siguiente manera, en el eje posterior se concentra el80% de la carga de

referencia (0.8 x 40,000 lb = 32,000 lb), mientras cada rueda deleje delantero se concentra el

20% de la carga total (0.2 x 40,000 lb = 8,000 lb).

El Camión Tipo H15 - 44:

Es un camión tipo idealizado de 2 ejes con un peso total de 30,000 lb (13.60 tn), cuyo peso se

distribuye de la siguiente manera, en el eje posterior se concentra el80% de la carga de

referencia (0.8 x 30,000 lb = 24,000 lb), mientras cada rueda deleje delantero se concentra el

20% de la carga total (0.2 x 30,000 lb = 6,000 lb).

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El eje de ruedas longitudinal del H20 pesa 20000 libras y el eje de ruedas longitudinal del H15

pesa 15000 libras, siendo esta característica la que lo identifica a estos tipos de camiones.

El Camión Tipo HS20 - 44:

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Es un camión tipo idealizado de 3 ejes con un peso total de 72000 lb (32.66 tn), cuyo peso se

distribuye de la siguiente manera, en cada rueda de cada eje posterior concentra el 80% de la

carga de referencia (0.8 x 20,000 lb = 16,000 lb), mientras cada rueda del eje delantero

concentra el 20% de la carga de referencia (0.2 x20,000 lb = 4,000 lb). La carga de referencia

es de 20,000 libras.

En la práctica el camión HS20-44 es un H20-44 al que se le ha añadido un tercer eje

transversal de iguales características al eje transversal más pesado del HS20-44.

El HS20-44 es el camión idealizado para el diseño de puentes para autopistas y carreteras de

primero, segundo y tercer orden, aunque ocasionalmente pueden utilizarse camiones menos

pesados para vías de comunicación particulares. Así mismo, pueden existir trenes de carga

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más pesados en instalaciones especiales como autopistas, aeropuertos y puertos.

Generalmente el tren de cargas concentradas HS20-44 domina el diseño de elementos

estructurales con distancias entre apoyos pequeñas y medianas, mientras que para grandes

luces son las cargas distribuidas equivalentes lasque definen el diseño de los elementos que

vencen tales luces, sin embargo siempre es conveniente calcular para

ambas solicitaciones y se escoge la que produzca mayores esfuerzos.

El Camión Tipo HS15 - 44:

Es un camión tipo idealizado de 3 ejes con un peso total de 54000 lb (24.50 tn), cuyo peso se

distribuye de la siguiente manera, en cada rueda de cada eje posterior concentra el 80% de la

carga de referencia (0.8 x 15000 lb = 12000 lb), mientras cada rueda del eje delantero

concentra el 20% de la carga de referencia (0.2 x 15000lb = 3,000 lb). La carga de referencia

es de 15000 libras.

2.5 TIPO DE SECCIONES O PERFILES

PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE:

Son piezas únicas, que se obtienen por la laminación de tochos o palanquillas provenientes

del proceso de colada continúa.

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Las características técnicas de los perfiles laminados facilitan la solución de las conexiones y

uniformidad estructural, por no presentar soldaduras o costuras e inclusive un bajo nivel de

tensiones residuales localizadas, gracias a la ausencia de soldadura en su proceso de

fabricación.

Estos tipos de perfiles pueden ser laminados con alas paralelas (series I, H), que siguen la

norma ASTM A6/A6M, con nomenclatura de la serie americana WF (wide flange); o perfiles

laminados normales de alas inclinadas, cuyas secciones pueden ser en I (doble te), U (en

forma de U o canales) ó L (perfiles en forma de L o angulares), tal como se muestran en las

figuras.

PERFILES SOLDADOS

Son aquellos fabricados mediante el corte, la composición y soldadura de chapas planas de

acero. Son elementos ensamblados generalmente de forma rectangular, la ventaja que tiene

este tipo de perfil es que se adecua perfectamente a los requerimientos de diseño de

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acuerdo al análisis estructural que se realiza, lo que permite obtener una gran variedad de

formas y dimensiones de secciones.

Las relaciones de las dimensiones en perfiles típicos H, I, son las siguientes:

CS, tienen la forma de H y su altura es igual al ancho del ala, h=b.

CVS, tienen forma de H y la proporción entre la altura y el ancho es de 1.5:1.

VS, son de sección tipo I y la proporción entre la altura y el ancho del ala es de 2:1 y 3:1.

PERFILES ELECTROSOLDADOS

Los perfiles electro soldados se fabrican a partir de bandas de acero estructural laminadas en

caliente mediante el proceso continuo y automático de alta productividad.

La versatilidad de la línea de electrosoldadura permite obtener perfiles de diferentes

secciones y longitudes.

3 CAPITULO III: ANALISIS DE CARGAS 3.1 CARGAS MUERTAS

PP=δ∗A

A=33.4968 ft2

A=33.4868 ft2∗¿¿

A=3.11m2

PP=δ∗A

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PP=2400kg

m3∗3.11m2

PP=7464kgm

PP=7.5Tonm

∴CARGA DE DISE ÑO

Para cargar en la cercha debemos volver la carga distribuida en cargas puntuales en los nudos por lo que tenemos:

PP=7.5Tnm

x4 m

PP=30Tn

Debemos cargar con 30 Tn en cada nudo central y p/2 como se muestra en la figura:

3.2 LINEAS DE INFLUENCIA

Para el análisis de líneas de influencia recurrimos al diagrama por barra usamos el programa

computacional SAP 2000 para ello se presenta el análisis realizado por barra desde un punto

27


de vista isostático lo que en otra palabras seria que la distribución de las líneas de influencia

es lineal para ello enumeramos las barras y analizamos.

28


PRIMERA CARGA PUNTUAL UNITARIA

29


SEGUNDA CARGA PUNTUAL UNITARIA

30


TERCERA CARGA PUNTUAL UNITARIA

31


CUARTA CARGA PUNTUAL UNITARIA

32


QUINTA CARGAS PUNTUAL UNITARIA

33


SEXTA CARGA PUNTUAL UNITARIA

34


SEPTIMA CARGA PUNTUAL UNITARIA

35


OCTAVA CARGA PUNTUAL UNITARIA

36


NOVENA CARGA PUNTUAL UNITARIA

RESUME DE LINEAS DE INFLUENCIA

37


BARRA TRAMO 0 TRAMO 1 TRAMO 2 TRAMO 3 TRAMO 4 TRAMO 5 TRAMO 6 TRAMO 7 TRAMO 8 TRAMO 9 TRAMO 101 0 -1,2728 -1,1314 -0,9899 -0,8485 -0,7071 -0,5657 -0,4243 -0,2828 -0,1414 02 0 -0,8 -1,6 -1,4 -1,2 -1 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 03 0 -0,7 -1,4 -2,1 -1,8 -1,5 -1,2 -0,9 -0,6 -0,3 04 0 -0,6 -1,2 -1,8 -2,4 -2 -1,6 -1,2 -0,8 -0,4 05 0 -0,5 -1 -1,5 -2 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 06 0 -0,5 -1 -1,5 -2 -2,5 -2 -1,5 -1 -0,5 07 0 -0,4 -0,8 -1,2 -1,6 -2 -2,4 -1,8 -1,2 -0,6 08 0 -0,3 -0,6 -0,9 -1,2 -1,5 -1,8 -2,1 -1,4 -0,7 09 0 -0,2 -0,4 -0,6 -0,8 -1 -1,2 -1,4 -1,6 -0,8 0

10 0 -0,1414 -0,2828 -0,4243 -0,5657 -0,7071 -0,8485 -0,9899 -1,1314 -1,2728 011 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 012 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 013 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 0,8 014 0 0,3 0,6 0,9 1,2 1,5 1,8 2,1 1,4 0,7 015 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 1,8 1,2 0,6 016 0 0,6 1,2 1,8 2,4 2 1,6 1,2 0,8 0,4 017 0 0,7 1,4 2,1 1,8 1,5 1,2 0,9 0,6 0,3 018 0 0,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 019 0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 020 0 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 021 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 022 0 -0,1414 1,1314 0,9899 0,8485 0,7071 0,5657 0,4243 0,2828 0,1414 0

38


BARRA TRAMO 0 TRAMO 1 TRAMO 2 TRAMO 3 TRAMO 4 TRAMO 5 TRAMO 6 TRAMO 7 TRAMO 8 TRAMO 9TRAMO

1023 0 0,1 0,2 -0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 024 0 -0,1414 -0,2828 0,9899 0,8485 0,7071 0,5657 0,4243 0,2828 0,1414 025 0 0,1 0,2 0,3 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 026 0 -0,1414 -0,2828 -0,4243 0,8485 0,7071 0,5657 0,4243 0,2828 0,1414 027 0 0,1 0,2 0,3 0,4 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 028 0 -0,1414 -0,2828 -0,4243 -0,5657 0,7071 0,5657 0,4243 0,2828 0,1414 029 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 030 0 0,1414 0,2828 0,4243 0,5657 0,7071 -0,5657 -0,4243 -0,2828 -0,1414 031 0 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 032 0 0,1414 0,2828 0,4243 0,5657 0,7071 0,8485 -0,4243 -0,2828 -0,1414 033 0 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6 0,3 0,2 0,1 034 0 0,1414 0,2828 0,4243 0,5657 0,7071 0,8485 0,9899 -0,2828 -0,1414 035 0 -0,1 -0,2 -0,3 -0,4 -0,5 -0,6 -0,7 0,2 0,1 036 0 0,1414 0,2828 0,4243 0,5657 0,7071 0,8485 0,9899 1,1314 -0,1414 037 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

39


3.3 SOLICITACIONES MAXIMAS POR CARGAS MUERTAS

Para la solicitación en carga muerta una vez cargada la cercha tenemos la solicitación

por carga como se muestra en la figura. Además se presenta una tabla resumen de

solicitud por barra

SOLICITACION CARGA MUERTA SOLICITACION CARGA MUERTABARRA SOLICITACION N (Tn) BARRA SOLICITACION N (Tn)

1 -190,9188 20 1352 -240 21 303 -315 22 148,49244 -360 23 -755 -375 24 106,0666 -375 25 -457 -360 26 63,63968 -315 27 -159 -240 28 21,2132

10 -190,9188 29 011 135 30 21,213212 135 31 -1513 240 32 63,639614 315 33 -4515 360 34 106,06616 360 35 -7517 315 36 148,492418 240 37 30

40


19 135

41


SOLICITACION CARGA MUERTA

42


3.4 SOLICITACIONES MAXIMAS POR CARGAS VIVAS

Para la solicitación en carga viva recurrimos a dos métodos de análisis con las líneas de

influencia como se muestra en la figura, para ello consideramos un tren de cargas H-20

El cual se presenta a continuación.

PRIMER METODO

Para este método tenemos la siguiente disposición donde necesitamos sacar la resultante y

usan el teorema da Varignon para hallar la excentricidad como se muestra en la figura

Una vez calculada la resultante y su excentricidad respecto al eje central P dando como

resultado 1,43m procedemos a ubicar el eje de la resultante con el valor máximo de las líneas

de influencia calculadas anteriormente. Ver figura. Además se presenta la tabla de resumen

de la solicitación por carga viva en una tabla. Ver plano 3 de 4

43


Luego aplicamos las ecuaciones:

N= P4x0∗Px1∗P x2

R=P4

+P+P

r=

P4x0∗P x1∗P x2

R

SOLICITACION CARGA VIVA

P 14545,45 KGP/4 3636,36 KGR 32727,26 KG

r5,73333377

1 me 1,43333377 m

44


1


BARRAP P P/4 SOLICITACIONA B C KG TN

1 -1,17133333 -0,81776667 0 -28932,3546 -28,93235462 -1,45646667 -1,3142 -0,4548 -41954,41 -41,954413 -1,88473333 -1,84976667 -1,09726667 -58310,0396 -58,31003964 -2,113 -2,1821 -1,52686667 -68026,3992 -68,02639925 -2,14126667 -2,32126667 -1,78373333 -71395,852 -71,3958526 -2,14123333 -2,32123333 -1,78373333 -71394,8823 -71,39488237 -1,9695 -2,257 -1,82266667 -68104,2166 -68,10421668 -1,59776667 -1,99273333 -1,67023333 -58299,0079 -58,29900799 -1,02583333 -1,5285 -1,31503333 -41935,8624 -41,9358624

10 -0,35956667 -1,22223333 -1,07023333 -26899,7465 -26,899746511 0,25426667 0,86426667 0,75676667 19021,4467 19,021446712 0,25426667 0,86426667 0,75676667 19021,4467 19,021446713 1,02583333 1,5285 1,31353333 41930,4079 41,930407914 1,59776667 1,99273333 1,67023333 58299,0079 58,299007915 1,9695 2,257 1,827 68119,9741 68,119974116 2,113 2,1855 1,5405 68125,4294 68,125429417 1,88473333 1,84973333 1,09723333 58309,4336 58,309433618 1,45646667 1,3142 0,4548 41954,41 41,9544119 0,82826667 0,57823333 0 20458,1754 20,458175420 0,82826667 0,57823333 0 20458,1754 20,458175421 0,2825 0,6425 0 13454,5413 13,454541322 1,02993333 0,67636667 -0,08023333 24527,1441 24,527144123 -0,62823333 -0,37826667 0,15673333 -14070,0566 -14,070056624 0,88843333 0,5349 -0,22163333 19897,0852 19,897085225 -0,52823333 -0,27823333 0,25676667 -10796,7245 -10,796724526 0,74137 0,39346667 0,36313333 17827,1935 17,827193527 -0,42826667 -0,17823333 0,35676667 -7524,48339 -7,5244833928 0,60563333 0,25206667 -0,50453333 10640,9676 10,640967629 0 0 0 0 030 -0,20606667 0,65653333 0,5045 8386,784 8,38678431 0,15 -0,46426667 -0,35673333 -5868,36091 -5,8683609132 -0,06473333 0,79793333 0,64593333 13013,5701 13,013570133 0,04573333 -0,56423333 -0,45676667 -9202,78386 -9,2027838634 0,07673333 0,93933333 0,78733333 17642,1743 17,6421743

45


35 -0,05426667 -0,66423333 -0,55673333 -12475,3886 -12,475388636 0,2183 1,08043333 0,9272 22262,2938 22,262293837 0 0 0 0 0

SEGUNDO METODO

Para el segundo método procedemos a ubicar el tren de carga en este caso H-20 sabemos la

ordenada de cada punto y sacamos la solicitación por carga viva para lo vual aplicamos la

siguiente formula. Además se presenta una tabla resume para ver la solicitación de cada

barra para posteriormente escoger la mas desfavorable. Ver plano 4 de 4

46


Ejemplo barra 17

Luego aplicamos la ecuación:

N= P4x0∗Px1∗P x2


P14545,4

5P/4 3636,36


BARRAP P P/4 SOLICITACIONA B C KG TN

1 -1,2728 -1,1208 -0,96873333 -38338,1674 -38,33816742 -1,5989 -1,3850 -1,16993333 -47655,9822 -47,65598223 -2,1 -1,7775 -1,455 -61690,8862 -61,69088624 -2,4 -1,9700 -1,54 -69163,6109 -69,1636109

47


5 -2,5 -1,9625 -1,425 -70090,8836 -70,09088366 -2,5 -1,9625 -1,575 -70636,3376 -70,63633767 -2,4 -1,9700 -1,54 -69163,6109 -69,16361098 -2,1 -1,7775 -1,455 -61690,8862 -61,69088629 -1,6 -1,3850 -1,17003333 -47672,8307 -47,6728307

10 -1,2728 -1,1208 -0,96876667 -38338,7735 -38,338773511 0,9 0,7925 0,685 27109,0807 27,109080712 0,9 0,7925 0,685 27109,0807 27,109080713 1,6 1,3850 1,17003333 47672,8307 47,672830714 2,1 1,7775 1,455 61690,8862 61,690886215 2,4 1,9700 1,54 69163,6109 69,163610916 2,4 1,9700 1,54 69163,6109 69,163610917 2,1 1,7775 1,455 61690,8862 61,690886218 1,6 1,3850 1,16993333 47671,9822 47,671982219 0,9 0,7925 0,685 27109,0807 27,109080720 0,9 0,7925 0,685 27109,0807 27,109080721 1 0,0000 0 14545,45 14,5454522 1,1314 0,9794 0,82733333 33710,5329 33,710532923 -0,7 -0,5925 -0,485 -20563,6287 -20,563628724 0,9899 0,8379 0,68586667 29079,7468 29,079746825 -0,6 -0,4925 -0,385 -17290,9027 -17,290902726 0,8485 0,6965 0,54446667 24452,1122 24,452112227 -0,5 -0,3925 -0,285 -14018,1767 -14,018176728 0,7071 0,5551 0,40303333 19824,3564 19,824356429 0 0 0 0 030 0,7071 0,5551 0,40303333 19824,3564 19,824356431 -0,5 -0,3925 -0,285 -14018,1767 -14,018176732 0,8485 0,6965 0,54446667 24452,1122 24,452112233 -0,6 -0,4925 -0,385 -17290,9027 -17,290902734 0,9899 0,8379 0,68586667 29079,7468 29,079746835 -0,7 -0,5925 -0,485 -20563,6287 -20,563628736 1,1314 0,9782 0,82493333 33684,351 33,68435137 0 0 0 0 0

3.5 SOLICITACIONES POR IMPACTO

48


Para las cargas por impacto se debe selección la solicitud máxima de los métodos de

carga viva multiplicada por un coeficiente de impacto que se calcula con la siguiente

formula:

I=15

L+38≤0,3

I= 1540+38

≤0,3

I=0,19≤0,3

COEFICIENTE I 0,19230769DATOS L 40

SOLICITACION POR IMPACTO

BARRA METODO 1 METODO 2 SOLICITACION MAYOR SOLICITACION

1 -28,9323546 -38,3381674 -38,33816742 -7,3727245032 -41,95441 -47,6559822 -47,65598218 -9,1646119583 -58,3100396 -61,6908862 -61,69088618 -11,863631964 -68,0263992 -69,1636109 -69,1636109 -13,30069445 -71,395852 -70,0908836 -71,39585202 -13,729971546 -71,3948823 -70,6363376 -71,39488232 -13,729785067 -68,1042166 -69,1636109 -69,1636109 -13,30069448 -58,2990079 -61,6908862 -61,69088618 -11,863631969 -41,9358624 -47,6728307 -47,67283066 -9,16785205

10 -26,8997465 -38,3387735 -38,33877348 -7,37284105311 19,0214467 27,1090807 27,10908073 5,21328475512 19,0214467 27,1090807 27,10908073 5,21328475513 41,9304079 47,6728307 47,67283066 9,1678520514 58,2990079 61,6908862 61,69088618 11,8636319615 68,1199741 69,1636109 69,1636109 13,300694416 68,1254294 69,1636109 69,1636109 13,300694417 58,3094336 61,6908862 61,69088618 11,8636319618 41,95441 47,6719822 47,67198218 9,1676888819 20,4581754 27,1090807 27,10908073 5,21328475520 20,4581754 27,1090807 27,10908073 5,21328475521 13,4545413 14,54545 14,54545 2,797201923

49


22 24,5271441 33,7105329 33,71053285 6,48279477923 -14,0700566 -20,5636287 -20,56362873 -3,95454398624 19,8970852 29,0797468 29,07974677 5,59225899525 -10,7967245 -17,2909027 -17,29090273 -3,32517360126 17,8271935 24,4521122 24,45211221 4,70232927127 -7,52448339 -14,0181767 -14,01817673 -2,69580321628 10,6409676 19,8243564 19,82435643 3,81237623729 0 0 0 030 8,386784 19,8243564 19,82435643 3,81237623731 -5,86836091 -14,0181767 -14,01817673 -2,69580321632 13,0135701 24,4521122 24,45211221 4,70232927133 -9,20278386 -17,2909027 -17,29090273 -3,32517360134 17,6421743 29,0797468 29,07974677 5,59225899535 -12,4753886 -20,5636287 -20,56362873 -3,95454398636 22,2622938 33,684351 33,68435105 6,47775981737 0 0 0 0

4. CAPITULO II: DIMENSIONAMIENTO DE PIEZAS

CARGA ÚLTIMA: Determinaremos la carga ultima de servicio con la cual diseñaremos las piezas tanto a tracción como a compresión para ello utilizaremos la expresión dada en la norma LFRD para diseño de perfiles metálicos

Nu=( 1,2N pp+1,6 N cv+I )

N pp=(1,1N losa )

TABLA RESUMENCORDON SUPERIORCORDON INFERIOR

VERTICALESINCLINADAS

BARRA CU BARRA CU1 -438,116437 19 309,7947272 -548,488491 20 309,7947273 -716,291904 21 104,6061354 -812,994355 22 357,0914785 -844,142899 23 -195,2039686 -844,138829 24 276,053292

50


7 -812,994355 25 -137,9085898 -716,291904 26 195,0283339 -548,559203 27 -80,6132094

10 -438,118981 28 114,00286511 309,794727 29 012 309,794727 30 114,00286513 548,559203 31 -80,613209414 716,291904 32 195,02833315 812,994355 33 -137,90858916 812,994355 34 276,05329217 716,291904 35 -195,20396818 548,555642 36 356,981595

37 104,606135

4.1. DISEÑO DE LARGUEROS Calculo de la separación “a “ y “s”

51


26.98=2a+4 s (1 )

fe=(s+a−0.6−0.49 )

s(2 )

fi=8.225.5

fi=1.495

fi=fe

1.495=(s+a−0.6−0.49)

s

2a+4 s=26.98 (1 )

a−0.495 s=1.09 (2 )

a=3.5 ft

s=5 ft

CARGA MUERTA

ÁREA 33.49

pies2

PESO ESPECIFICO HORMIGÓN 2400 kg/m3L 4 m

CARGA DISTRIBUIDA 7.5 T/mCARGA PUNTUAL 30 T

M=q x l2

8

M=7,5 x42

8

M=15TmCARGA VIVA

52


Peso por eje

14545.45 Kg

I 0,19230769

Mcv=14545.45x1.0

1000

Mcv=14,54545Tm

M cv− I=18.18+18.18 x0,1923

M cv− I=17,34265189Tm

fi 1.50fe 1.48

fc=1.48Se elige el menor

Calculo del Momento Ultimo

M u=1.3 (Mcv+1.67 x M cv−I ) xfc5

M u=1.3 (14,54+1.67x 17,34 ) x 1,485

M u=17,09Tm

53


DISEÑOSECCION W12X40

A 11,8b 8,005

tw 0,295d 11,94

Ixx 310Iyy 44,1Sx 51,9Sy 11rx 5,13ry 1,93Zx 57,5Zy 16,8Fy 36

VERIFICACION Para Lb=0

M n=Fy x Sx

M n=1868,4 Klb−¿

M p=Fy x Zx

M p=2070 Klb−¿

Primera Condición Mp<1.5Mn

2070<1.5 x 1868,4

2070<2802,6

Segunda Condición Φb=0.9

Φb∗Mn>Mu

0.9 x1868,4>Mu

54


1681,56 Klb−¿>Mu

19,41Tm>17,09TmCUMPLE

Verificación Al Corte

dTw

< 418

√Fy

40,4746<69,66CUMPLE

Calculo Carga Muerta

CM=ql2

CM=7,5 (4 )

2

CM=15T

CARGA VIVA

55


P Na Nb Cv14545,45 0,5 0 7272,72514545,45 1 0 14545,45 14,54545

CV=14,54T

V u=1.3 (Vcv+1.67 x V cv−I ) xfc5

V u=15,274 T

V n=0.6 x Fy x A

V n=254,88Klb

Φb=0.9

Φb∗Vn>Vu

0.9 x254,88>15,274

229,392T>15,274 T CUMPLE

Resistencia Por Deflexion

56


L240

> 5384

q l4

EI

4240

> 5384

3,75 x 44

2.1x 107 x 310 x( 2.54100 )

4

0,01667>0,009226CUMPLE

4.2. DISEÑO DE PIEZAS DEL PUENTE

TABLA RESUMENCORDON SUPERIORCORDON INFERIOR

PARADASINCLINADAS

BARRA CU BARRA CU1 -438,116437 19 309,7947272 -548,488491 20 309,7947273 -716,291904 21 104,6061354 -812,994355 22 357,0914785 -844,142899 23 -195,2039686 -844,138829 24 276,0532927 -812,994355 25 -137,908589

57


8 -716,291904 26 195,0283339 -548,559203 27 -80,6132094

10 -438,118981 28 114,00286511 309,794727 29 012 309,794727 30 114,00286513 548,559203 31 -80,613209414 716,291904 32 195,02833315 812,994355 33 -137,90858916 812,994355 34 276,05329217 716,291904 35 -195,20396818 548,555642 36 356,981595

37 104,606135

58


PLANILLA CALCULO DE CARGA NORMAL ÚLTIMA

Nu=( 1,2N pp+1,6 N cv+I )

N pp=(1,1N losa )

SOLICITACION CARGA MUERTA

SOLICITACION CARGA VIVA IMPACTOPP=1.1 CM PP/2 CV + CI CARGA

ULTIMA (TN)

CARGA ULTIMA

(KLB)BARRA SOLICITACION (Tn)

METODO 1 METODO 2 SOLICITACION MAYOR

SOLICITACION

1 -190,9188 -28,9323546 -38,338164 -38,33816742 -7,372724503 -210,01068 -105,0053 -45,7108919 -199,143851 -438,1164722 -240 -41,95441 -47,655822 -47,65598218 -9,164611958 -264 -132 -56,8205941 -249,312506 -548,4884943 -315 -58,3100396 -61,690882 -61,69088618 -11,86363196 -346,5 -173,25 -73,5545181 -325,58729 -716,2919094 -360 -68,0263992 -69,16109 -69,1636109 -13,3006944 -396 -198 -82,4643053 -369,542885 -812,9945475 -375 -71,395852 -70,090836 -71,39585202 -13,72997154 -412,5 -206,25 -85,1258236 -383,701377 -844,1428996 -375 -71,3948823 -70,636336 -71,39488232 -13,72978506 -412,5 -206,25 -85,1246674 -383,699478 -844,1388927 -360 -68,1042166 -69,163609 -69,1636109 -13,3006944 -396 -198 -82,4643053 -369,542888 -812,9943578 -315 -58,2990079 -61,690862 -61,69088618 -11,86363196 -346,5 -173,25 -73,5545181 -325,58729 -716,2919099 -240 -41,9358624 -47,672307 -47,67283066 -9,16785205 -264 -132 -56,8406827 -249,345023 -548,559201

10 -190,9188 -26,8997465 -38,338735 -38,33877348 -7,372841053 -210,01068 -105,0054 -45,7116145 -199,144993 -438,18980811 135 19,0214467 27,1090807 27,10908073 5,213284755 148,5 74,25 32,3223655 140,8157848 309,794726512 135 19,0214467 27,1090807 27,10908073 5,213284755 148,5 74,25 32,3223655 140,8157848 309,794726513 240 41,9304079 47,6728307 47,67283066 9,16785205 264 132 56,8406827 249,3450923 548,559203114 315 58,2990079 61,6908862 61,69088618 11,86363196 346,5 173,25 73,5545181 325,587229 716,291903915 360 68,1199741 69,1636109 69,1636109 13,3006944 396 198 82,4643053 369,5428885 812,994354716 360 68,1254294 69,1636109 69,1636109 13,3006944 396 198 82,4643053 369,5428885 812,9943547

59


17 315 58,3094336 61,6908862 61,69088618 11,86363196 346,5 173,25 73,5545181 325,587229 716,291903918 240 41,95441 47,6719822 47,67198218 9,16768888 264 132 56,8396711 249,3434737 548,555642119 135 20,4581754 27,1090807 27,10908073 5,213284755 148,5 74,25 32,3223655 140,8157848 309,794726520 135 20,4581754 27,1090807 27,10908073 5,213284755 148,5 74,25 32,3223655 140,8157848 309,794726521 30 13,4545413 14,54545 14,54545 2,797201923 33 16,5 17,3426519 47,54824308 104,606134822 148,4924 24,5271441 33,7105329 33,71053285 6,482794779 163,34164 81,67082 40,1933276 162,3143082 357,091478123 -75 -14,0700566 -20,563628 -20,56362873 -3,954543986 -82,5 -41,25 -24,5181727 -88,7290735 -195,20396824 106,066 19,8970852 29,0797468 29,07974677 5,592258995 116,6726 58,3363 34,6720058 125,4787692 276,053292325 -45 -10,7967245 -17,290902 -17,29090273 -3,325173601 -49,5 -24,75 -20,6160763 -62,6857213 -137,9088726 63,6396 17,8271935 24,4521122 24,45211221 4,702329271 70,00356 35,00178 29,1544415 88,64924237 195,028333227 -15 -7,52448339 -14,018767 -14,01817673 -2,695803216 -16,5 -8,25 -16,7139799 -36,6423671 -80,613204128 21,2132 10,6409676 19,8243564 19,82435643 3,812376237 23,33452 11,66726 23,6367327 51,81948427 114,002865429 0 0 0 0 0 0 0 0 0 030 21,2132 8,386784 19,8243564 19,82435643 3,812376237 23,33452 11,66726 23,6367327 51,81948427 114,002865431 -15 -5,86836091 -14,018177 -14,0117673 -2,695803 -16,5 -8,25 -16,7139799 -36,6423791 -80,613204132 63,6396 13,0135701 24,4521122 24,45211221 4,702329271 70,00356 35,00178 29,1544415 88,64924237 195,028333233 -45 -9,20278386 -17,290902 -17,2090273 -3,3251731 -49,5 -24,75 -20,6160763 -62,6857213 -137,90588734 106,066 17,6421743 29,079748 29,07974677 5,592258995 116,6726 58,3363 34,6720058 125,4787692 276,053292335 -75 -12,4753886 -20,563627 -20,562873 -3,9545986 -82,5 -41,25 -24,5181727 -88,7290735 -195,20396836 148,4924 22,2622938 33,684351 33,68435105 6,477759817 163,34164 81,67082 40,1621109 162,2643614 356,981595137 30 13,4545413 14,54545 14,54545 2,797201923 33 16,5 17,3426519 47,54824308 104,6061348

60


DISEÑO A TRACCIÓN

Formulas

Pn=∅∗FU∗Ae

Pn=∅∗F y∗A g

Ag=Pn

∅∗F y

Calculo de An

An=Ag−Ae

An=1

1.1∗Ag

Ae=U∗An

DISEÑO A COMPRESION

Formulas

a) Rango elástico

Fcr= π2∗E

( k∗rL )2

Pero Fcr ¿36ksiPn=(A¿¿ g∗Fcr)¿

∅ c∗Pn≥Pu

b) Rango inelástico

ʎc= k∗Lr √ Fy

π2∗E

λc≤1.5

61


F cr=0.658λc2

∗F y

λc>1.5

F cr=0.877

λc2

∗F y

∅ c∗Pn≥Pu

Pn=Ag∗Fcr

Datos:

Tracción

U 0.85Fu 50Fy 36E 28936.84

Ft fluencia 0.9Fttracccion 0.75

Compresión

E 28936.84Fy 36Fu 50

Ft fluencia 0.9Ft tracción 0.75

Øc 0.85k 1L 157,48

62


DISEÑO DE BARRA DEL CORDON INFERIOR

Diseño No de Barra Pu (Klb) Ag ASUMIENDO PERFIL

ATOTAL

AN AE PN REAL

Tracción Barra15 368,7 812,98 9,56 W12x87 25,6 23,2727273

20,9455

942,54545

Tracción Barra 13 248,8 548,56 16,93 W12x65 19,1 17,3636364

15,6273

703,22727


8,42727

379,22727

DISEÑO DE BARRA DEL CORDON SUPERIOR

Diseño No de Barra Pu Rango Elástico Rango Inelástico Verificación Sección

Ag r Fcr Fcr<36 Klb

ƛc Fcr Pn Ø*Pn Ø*Pn≥ Pu

Compresión

Barra 1 198,69

438,11

21,10

3,04

53,21 No cumple

0,82 27,12 572,28 486,44

Cumple W12x72

Compresión

Barra 3 324,85

716,29

28,20

3,09

109,96

No Cumple

0,57 31,39 885,19 752,41

Cumple W12x96

Compresión

Barra 5 382,83

844,14

35,30

3,13

112,82

No Cumple

0,56 31,50 1111,92

945,13

Cumple W12x120

63


DISEÑO DE BARRA VERTICALES

Diseño No de Barra Pu Rango Elástico Rango Inelástico Verificación SecciónAg r Fcr Fcr<36 Klb ƛc = Fcr Pn Ø*Pn Ø*Pn≥

PuCompresió

nBarra

2388,5

3195,2

011,8

01,93 42,9

0No

cumple0,92 25,34 298,9

7254,1

3Cumple W12x40

Compresión

Barra 27

36,56

80,61 7,65 1,51 26,26

Cumple 200,87

170,74

Cumple W12x26

Diseño No de Barra Pu Ag ASUMIENDO

PERFIL

ATOTAL AN AE PN REAL

Tracción Barra 21 47,4 104,37

3,22 W12x14 4,16 3,46666667

3,12 140,4

DISEÑO DE BARRA INCLINADAS

Diseño No de Barra Pu (Klb) Ag ASUMIENDO PERFIL

ATOTAL AN AE PN REAL


9,65455

434,454545

64



5,30182

238,581818


3,40364

153,163636

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DISEÑO DE APOYOS

APOYOS

CARGA MUERTA

CM=171,45Tm

66


CARGA VIVA

Peso por eje 14545.45 KgP Na Nb CV

14,54545 0,8022 0,8022 23,33672

fc=1.48

M u=1.3 (Mcv+1.67 x M cv−I ) xfc5

M u=15,54Tm

DISEÑOSECCION W12x14

A 44.7b 12.48

tw 0.87d 13.71

Ixx 1430Iyy 454Sx 209Sy 72.8rx 5.66ry 3.19Zx 243Zy 111Fy 36

67


VERIFICACION Para Lb=0

M n=Fy x Sx

M n=7524 Klb−¿

M p=Fy x Zx

M p=8748 Klb−¿

Mp<1.5Mn

8748<1.5 x 7524

8748<11286

Φb=0.9

Φb∗Mn>Mu

0.9 x7524>Mu

6771.6 Klb−¿>Mu

78.18Tm>15,54 TmCUMPLE

Verificación Al Corte

dTw

< 418

√Fy

15.76<69.67CUMPLE

CM=75T

68


Carga viva

P Na Nb CV14,54545 0,80905 11,767996

314,54545 0,718 0,718 20,887266

2

CV=20,89T

V u=1.3 (Vcv+1.67 x V cv−I ) xfc5

V u=42,72T

V u=93,98Klb

V n=0.6 x Fy x A

V n=965,52Klb

69


Φb=0.9

Φb∗Vn>Vu

0.9 x 965.52>93,98

868.97 Klb>93,98KlbCUMPLE

Resistencia Por Deflexion

La deflexion de la barra la hallamos con ayuda del programa SAP

L240

8.22240

>0.03106

0.034>0.03106CUMPLE

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5. CAPITULO V: DOCUMENTOS CONSTRUCTIVOS5.1. PLANOS ESTRUCTURALES ELEVACIONES Y CORTES5.2. DETALLES CONSTRUCTIVOS

6. CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES6.1. CONCLUSIONES

Un principio básico para la consecución de una estructura durable consiste en lograr, en la medida de lo posible, el máximo aislamiento respecto al agua. Por ello, todas las medidas que promuevan una evacuación rápida del agua, de manera que esté en contacto con la estructura lo mínimo posible, redundan en su durabilidad. De igual manera, es recomendable minimizar la extensión de las superficies de acero expuesta a la corrosión, reduciendo el número de irregularidades (superposiciones, bordes, esquinas), y disponiendo soldaduras continuas, en general (deberían emplearse soldaduras discontinuas y por puntos únicamente en caso de riesgo insignificante de corrosión).

Los componentes con mayores daños, son las juntas de dilatación, los apoyos y los elementos de armadura.

Las fallas predominantes en el componente de superficie del puente son el daño estructural, impacto y descomposición relacionados directamente con el aumento de las cargas reales y los asentamientos en los terraplenes de acceso, a la vez las juntas de dilatación cuyos daños más frecuentes son el impacto, la infiltración y la deficiencia estructural. En las pilas de los puentes con superestructura de acero las pilas son de concreto reforzado en los que se generan daños provocados por la erosión y la socavación. En los apoyos se generan fallas por la falta de dispositivos en las juntas de dilatación para controlar el agua en el tablero. En las losas se produce daños por la infiltración ya que se tiene drenes cortos

Se debe realizar estudios de socavación en las pilas de los puentes.

6.2. RECOMENDACIONES

Evaluar la capacidad máxima de carga del puente. Se recomiendan dimensiones mínimas de 500x700 mm (ancho x alto) en los accesos

rectangulares u ovales, y de diámetro mínimo 600 mm en los accesos de forma circular. Además, deben existir orificios de ventilación adecuados al sistema de protección empleado en el mantenimiento.

Garantizar un correcto diseño de detalles que minimice el riesgo de corrosión de la estructura metálica, al mismo tiempo facilitar la inspección, mantenimiento y de ser el caso la sustitución de ciertos elementos como apoyos, juntas, cables, anclajes, etc.

Los tableros deben ser adecuadamente impermeabilizados para evitar la entrada de agua en la estructura.

El sistema de drenaje debe ser en función de la superficie de plataforma y del volumen a evacuar, dependiendo de la pendiente del tablero y sistemas de desagüe.

http://www.monografias.com/trabajos5/volfi/volfi.shtml

http://www.monografias.com/trabajos11/mundi/mundi.shtml

71


En secciones cerradas y no visitables, se debe garantizar su completo sellado, mediante soldaduras u otro sistema, protegiendo la parte interna de eventuales filtraciones de agua.

Algunas de las reparaciones recomendadas para los puentes metálicos en general son el refuerzo de la losa (sobre losa o utilización de materiales compuestos, como fibras de acero de alta resistencia y otros) o la reparación del concreto y mantenimiento general, la inyección de grietas, construcción o reparación de drenes (prolongación, limpieza, etc.) y el cambio del piso metálico.

La limpieza y pintura de la estructura, el reemplazo de pernos, remaches y abrazaderas defectuosas, reparación de los componentes de acero y la reposición de elementos faltantes.

Revisar el comportamiento sismo resistente y verificar los problemas de socavación en las pilas, al igual que la evaluación de la capacidad máxima de carga del puente.

7 CAPITULO VII: BIBLIOGRAFIA

http://www.virtual.unal.edu.co/cursos/sedes/manizales/4080020/Lecciones/Capitulo %205/LAS%20CERCHAS%20DE%20PUENTES.htm

http://publiespe.espe.edu.ec/academicas/memoria/memoria11/puentes/ puentes00.htm

http://www.miliarium.com/monografias/Puentes/CausasFallos.asp MANUAL DE DISEÑO DE PUENTES METALICOS “SUPER ESTRUCTURAS PARA PUENTES

METALICOS” http://www.inti.gob.ar/cirsoc/pdf/puentes_hormigon/

12Manual_Diseno_Puentes2003.pdf

http://www.miliarium.com/monografias/Puentes/CausasFallos.asp

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http://www.monografias.com/trabajos2/mercambiario/mercambiario.shtml

Proyecto Final de Metalicas 2012

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