diseÑo de puente losa final pdf
TRANSCRIPT
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
DISEO DE PUENTE LOSA
Disear una losa de puente simplemente apoyada de 15.0 m de longitud, con armadura principal paralela al trfico y la seccin transversal que se muestra. Utilizar concreto fc= 315 kg/cm2 y fy= 4200 kg/cm2. La carga viva a utilizar es HL-93.
SOLUCION:
A) Pre-dimensionamiento
Donde: S: luz del puente en mm.
B) Diseo de franja interior (1 m de ancho) B.1) Momentos de flexin por cargas Carga muerta (DC)
Wlosa = 0.72m x 1.0m x 2.4 T/m3 = 1.728 T/m donde: L: luz del puente en m.
S = 15000 mm
tmin = 0.72 m
Luz = 15.00
Mdc = 48.6 T-m
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
Carga por superficie de rodadura (DW)
Wasf 2 = 0.05m x 1.0m x 2.25T/m = 0.113T/m Donde: L: luz del puente en m.
Carga viva (LL):
De la Tabla APNDICE II-B, para vehculo HL-93, y con la consideracin de carga dinmica (33%) en estado lmite de Resistencia I:
Siendo la luz del puente L=15m > 4.6m, el ancho de faja E para carga viva es aplicable (Art. 4.6.2.1.2). El momento se distribuye en un ancho de faja para carga viva E:
Donde: L1 = 15 m
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
El ancho de faja crtico es E= 3.447m
B.2) Resumen de momentos flectores y criterios LRFD aplicables
Resistencia I: U = n[1.25DC+1.50DW+1.75(LL+IM)] Servicio I: U = n[1.0DC+1.0DW+1.0(LL+IM)] Fatiga: U = n[0.75(LL+IM)]
Para cargas para las cuales un valor mximo de i es apropiado:
= D R I > 0.95 Donde:
= factor de modificacin de las cargas
D = factor relacionado con la ductilidad 1.0 para diseos y detalles convencionales
R = factor relacionado con la redundancia 1.0 para niveles convencionales de redundancia
I = factor relacionado con la importancia operativa 1.00 para puentes tpicos
B.3) Clculo del Acero Para el Estado Lmite de Resistencia I, con n= nDnRnI=1:
Mu = n[1.25 MDC + 1.50 MDW + 1.75 M(LL+IM)] Mu = 1.25(48.6) + 1.50(3.16) + 1.75(40.98) = 137.22 T-m
resistencia I servicio I fatiga
DC 48.6 1.25 1 0
DW 3.164063 1.5 1 0
LL+IM 40.9864 1.75 1 0.75
CARGA M(+)T-m
141.28 T - m
3.447 m 40.98 T m/m
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
As principal paralelo al trfico
Utilizando As 1 y recubrimiento r= 2.5cm
d= 72cm 3.77cm = 68.23cm Despejando a y reemplazando en As: a = 8.9 cm
As = 56.93 cm2 La separacin ser:
USAR 11 @ 0.9m
As mnimo La cantidad de acero proporcionado debe ser capaz de resistir el menor valor de1.2Mcr y 1.33Mu:
a) 1.2Mcr = 1.2fr S = 1.2(35.67 kg/cm2)(86000 cm3) = 36.99 T-m
fr 2.01 fc^0.5 kg / cm2 = 35.67kg / cm2
S = bh^2/6 = 100(72)^2/6 = 86000 cm3
b) 1.33 Mu= 1.33(137.22 T-m) = 182.51 T-m El menor valor es 36.99 T-m y la cantidad de acero calculada (56.93 cm2) resiste Mu=137.22 T-m > 36.99 T-m OK!
0.72 m
56.93 9 cm
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
As de distribucin
As repart = 0.1429(56.93 cm2) = 8.14 cm2 Utilizando varillas 5/8, la separacin ser:
USAR 15/8 @ 0.25m
As de temperatura
As temp 0.0018(72x100) 12.86 cm2
As temp 12.86 cm2 / 2 = 6.48 cm2 (por capa)
Utilizando varillas 1/2, la separacin ser:
B.4) Revisin de fisuracin por distribucin de armadura
% = 14.29 %
8.14
0.25 m
1.29
6.48 20 cm
9 cm
72 cm
0.09
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
Esfuerzo mximo del acero:
Para el acero principal positivo (direccin paralela al trfico):
dc = 3.77cm
b = espaciamiento del acero = 9 cm
nv = nmero de varillas = 1
A = 67.54 cm2
Z = 30,591 Kg/cm
Reemplazando en la frmula del esfuerzo mximo del acero:
fso 4826.3 kg / cm2 < 0.6*4200 kg/cm2 = 2520 kg/cm2
Esfuerzo del acero bajo cargas de servicio
Para el Diseo por Estado Lmite de Servicio I, con n= nDnRnI=1:
Mu = n[1 MDC + 1 MDW + 1 M(LL+IM)]
Mu = 1(48.6) + 1(3.16) + 1(40.98) = 92.75 T-m/m Para un ancho tributario de 0.09 m:
Ms = (92.75 T-m/m) (0.09 m) = 8.31 T-m
Es = 2039,400 kg/cm2
Ec = 15344*fc^0.5 kg/cm2
Ec = 272, 329 kg/cm2
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
rea de acero transformada:
Ast = relacin modular x rea de acero Ast = 7(5.10 cm2) = 35.7 cm2
Momentos respecto del eje neutro para determinar y:
9y (y/2) = 35.7(68.23-y) y = 19.63 c = 68.23 19.63 = 48.6 cm
Inercia respecto del eje neutro de seccin transformada:
I = 107014.46 cm4
Reemplazando en la frmula para el acero bajo cargas de servicio:
fso2264kg/cm2
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
C) Diseo de franja de borde
C.1) Ancho de franja para bordes longitudinales de losa:
Segn el Art. 4.6.2.1.4b, el ancho efectivo Eborde en bordes longitudinales se toma como la sumatoria de la distancia entre el borde del tablero y la cara interna de la barrera, mas 0.30m, mas la mitad del ancho de faja E ya especificado. Eborde no deber ser mayor que E, ni 1.80m. Con E = 3.447m tenemos:
Eborde = 1.56m
C.2) Momentos de flexin por cargas Carga muerta (DC)
Wlosa = 0.72m x 1.0m x 2.4 T/m3 = 1.728 T/m Wbarrera = 0.6 T/1.56 = 0.38 T/m Donde: L: luz del puente en m.
. 72
3.4447 m
1.56m
.86
Mdc = 13.82 T-m
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
Carga por superficie de rodadura (DW)
Wasf 2 = 113kg/m(1.56-0.4)/1.56 = 84 kg/m Donde: L: luz del puente en m.
Carga viva (LL):
De la Tabla APNDICE II-B, para vehculo HL-93, y con la consideracin de carga dinmica (33%) en estado lmite de Resistencia I:
MLL+IM = 40.85 T-m
C.3) Resumen de momentos flectores y criterios LRFD aplicables
Resistencia I: U = n[1.25DC+1.50DW+1.75(LL+IM)] Servicio I: U = n[1.0DC+1.0DW+1.0(LL+IM)] Fatiga: U = n[0.75(LL+IM)]
resistencia Iservicio Ifatiga
DC 13.824 1.25 1 0
DW 0.6722051 1.5 1 0
LL+IM 40.853547 1.75 1 0.75
CARGA M(+)T-m
86.11
m
26.75
m
1.56 m
0.86
1.24 +
Mdw = 0.672 T-m
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
Para cargas para las cuales un valor mximo de i es apropiado:
= D R I > 0.95 . Donde:
= factor de modificacin de las cargas
D = factor relacionado con la ductilidad 1.0 para diseos y detalles convencionales
R = factor relacionado con la redundancia 1.0 para niveles convencionales de redundancia
I = factor relacionado con la importancia operativa 1.00 para puentes tpicos
C.4) Clculo del Acero
Para el Estado Lmite de Resistencia I, con n= nDnRnI=1:
Mu = n[1.25 MDC + 1.50 MDW + 1.75 M(LL+IM)] Mu = 1.25(13.824) + 1.50(0.67) + 1.75(40.85) = 89.78 T-m
As principal paralelo al trfico
Utilizando As 1 y recubrimiento r= 2.5cm
d= 72cm 3.77cm = 68.23cm
Despejando a y reemplazando en As: a = 5.7 cm
As = 36.33 cm2
0.72 m
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
La separacin ser:
USAR 11 @ 0.14m
As mnimo La cantidad de acero proporcionado debe ser capaz de resistir el menor valor de1.2Mcr y 1.33Mu:
a) 1.2Mcr = 1.2fr S = 1.2(35.67 kg/cm2)(86000 cm3) = 36.99 T-m
fr 2.01 fc^0.5 kg / cm2 = 35.67kg / cm2
S = bh^2/6 = 100(72)^2/6 = 86000 cm3
b) 1.33 Mu= 1.33(137.22 T-m) = 182.51 T-m El menor valor es 36.99 T-m y la cantidad de acero calculada (36.33 cm2) resiste Mu=89.78 T-m > 36.99 T-m OK! As de distribucin
As repart = 0.1429(36.33 cm2) = 5.19 cm2 Utilizando varillas 5/8, la separacin ser:
USAR 15/8 @ 0.39m
36.33 14 cm
% = 14.29 %
5.19
0.39 m
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
C.5) Revisin de fisuracin por distribucin de armadura
Esfuerzo mximo del acero:
Para el acero principal positivo (direccin paralela al trfico):
dc = 3.77cm
b = espaciamiento del acero = 14 cm
nv = nmero de varillas = 1
A = 105.85 cm2
Z = 30,591 Kg/cm
Reemplazando en la frmula del esfuerzo mximo del acero:
fso 4155.11 kg / cm2 < 0.6*4200 kg/cm2 = 2520 kg/cm2
Esfuerzo del acero bajo cargas de servicio
Para el Diseo por Estado Lmite de Servicio I, con n= nDnRnI=1:
Mu = n[1 MDC + 1 MDW + 1 M(LL+IM)]
Mu = 1(13.824) + 1(0.67) + 1(40.85) = 55.35 T-m/m
14 cm
72 cm
0.14
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
Para un ancho tributario de 0.14 m:
Ms = (55.35T-m/m) (0.14 m) = 7.77 T-m
Es = 2039,400 kg/cm2
Ec = 15344*fc^0.5 kg/cm2
Ec = 272, 329 kg/cm2
rea de acero transformada:
Ast = relacin modular x rea de acero Ast = 7(5.10 cm2) = 35.7 cm2
Momentos respecto del eje neutro para determinar y:
14y (y/2) = 35.7(68.23-y) y = 16.28 c = 68.23 16.28 = 51.95 cm
14 cm
0.14 m
68.23 cm
72 cm
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
Inercia respecto del eje neutro de seccin transformada:
I = 131646.678 cm4
Reemplazando en la frmula para el acero bajo cargas de servicio
fso 2146.32 kg / cm2 < 0.6*4200 kg/cm2 = 2520 kg/cm2 ok!!
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE
DISTRIBUCION DE ACERO EN LOSA
0.72 m
0.14 m
0.09 m
0.20 m
0.25 m
0.15 m
-
INGENIERIA CIVIL PUENTES Y OBRAS DE ARTE