CARACTERISTICAS DEL PUENTE EJEMPLO

El mismo desarrollado en clase

DiseDiseñño de Vigas Principales Mo de Vigas Principales Méétodo LRFDtodo LRFD

Se plantea lo siguiente :

Superestructura de concreto armado, de un solo tramo (simplemente apoyado) Longitud de superestructura (Luz) = 22.00 m Ancho de calzada (2 vías) = 7.20 m Espesor de losa de concreto = 0.18 m Espesor de Asfalto = 0.05 m Separación / vigas principales = 2.00 m Ancho de vigas principales = 0.40 m Separación / vigas diafragma = 4.40 m Ancho de vigas diafragma = 0.25 m Peso de veredas = 0.36 t/m Peso de barandas = 0.25 t/m

Peralte de Viga = 1.60 m

1ra PARTE:

MODELAMIENTO Y ANALISIS DE CARGAS MOVILES EN SAP 2000

NOTAS PREVIAS1. En este análisis se modelan vigas Principales (longitudinales) y Vigas diafragma

(no tablero apoyado en vigas)2. Pero el tablero contribuye al comportamiento de las vigas, considerándolas como

viga T3. Se ejecuta para cargas vivas móviles:

camión + carga distribuida tandem + carga distribuida

“BRIDGE ANALYSIS” (Análisis de puentes) en el SAP (ver Manual – Analysis Reference)

Usado para determinar la respuesta de las estructuras de puente debido al peso de la carga viva de vehículos.

El efecto de las cargas vivas pueden ser combinados con cargas estáticas y dinámicas, y las envolventes de respuesta pueden ser calculadas.

El puente se modela con elementos FRAME (representando la superestructura, subestructura u otros elementos de interés)

(Pueden usarse otros tipos de elementos (Shell, Plane, solid, etc.), pero contribuyen a la rigidez de la estructura pero no se analizan para el efecto de la carga viva.)

Los “LANES” se definen en la superestructura donde las cargas vivas pueden actuar. Estos Lanes o líneas pueden no ser paralelas o de la misma longitud, en tal forma que pueden considerarse patrones de tráfico complejos.

Procedimiento para realizar un Análisis de Puentes es: Modelar el comportamiento del puente con elementos Frame Definir Lanes describiendo donde actúan las cargas vivas de vehículos Definir las diferentes cargas vivas de vehículo que pueden actuar en el

puente Definir “Vehicle Classes” (clases o grupos de vehículos) que contienen

uno o mas vehículos intercambiables. Definir los casos de carga móvil (“Moving Load”)

AL INICIAR VERIFICAR LAS UNIDADES DE TRABAJO (t, m)

GEOMETRIA (ejes), MATERIALES Planta del puente en XY

X: 6 ejes a 4.40m (5 luces)Y: 4 ejes a 2.00m (3 luces)

Define-Coordinate Systems/GridsIngresar coordenadas

Material – concreto por defecto con f´c=280Kg/cm2 Define-Material-CONC

DEFINICION DE SECCIONES DE VIGAS T

ASIGNACION DE SECCIONES DE VIGAS Es útil redefinir las etiquetas de los elementos

(Edit – Change Labels – element label/frame)

Abajo, la primera ventana con secciones de elementos y la segunda ventana con etiquetas de elementos

VISTAS DEL MODELO

var 4.30 a 9.00 m

145 kN8P=

ANCHO DE VIA

3.00 m

35 kN

4.30 m

145 kN8P=

2P=

Bordillo

.60

m G

ene

ral

.30

m L

osa

9.3 kN/m 9.3 kN/m

En DEFINE-BRIDGE LOADS se definen líneas, vehículos y clases de vehículos

DEFINIR LÍNEAS (LANES)

CADA LANE ES PARA UNA POSICION DE CAMIONES (TRANSVERSAL)

Considerando excentricidad según posición de los camiones en sentido transversal – (ver sección transversal)

Sobrecarga vehicular HL 93HL-93 K HL-93 M

POSICION TRANSVERSAL

Define- Bridge Loads - LANES

DEFINIR VEHÍCULOSHL-93M: tandem + carga distribuidaHL-93K: camión + carga distribuida

En los vehículos Standard de la biblioteca de SAP, tenemos:HL-93M: TANDEM + carga distribuida

25k=11.20t (110kN)0.640Kip/pie=0.97t/m

HL-93K: camion + carga distribuida8k=3.56t (110kN)32k=14.78t (145kN)0.640Kip/pie=0.97t/m

Define- Bridge Loads - VEHICLES

DEFINIR CLASE DE VEHÍCULOS

Define- Bridge Loads - VEHICLES CLASSES

DEFINIR CASOS DE ANÁLISIS (carga móvil) CADA CASO ES PARA UNA POSICION DE CAMIONES (TRANSVERSAL), o sea seran 3 casos. Se asignan los lanes correspondientes

Define- ANALYSIS CASES – Add New Case, Moving load

RESULTADOS MOMENTOS EN VIGA EXTERIOR

MOMENTOS EN VIGA INTERIOR

CORTANTES EN VIGA EXTERIOR

CORTANTES EN VIGA INTERIOR

TABLA RESUMEN DE RESULTADOS -SAPCaso de carga

Elem –Fz.Int/HL-93(1) HL-93(2) HL-93(3)

VIGA EXTERIOR

Mmax (t-m) 153.88 128.68 116.90

Vmax (t) 39.63 35.83 17.99

VIGA INTERIOR

Mmax (t-m) 135.22 123.15 134.17

Vmax (t) 21.32 19.06 39.21

2da PARTE:

RESUMEN DE RESULTADOS DEL EJEMPLO EN CLASE – Met. Aprox. con

coeficientes de distribucion CALCULO CON FORMULAS DE CLASE (EJEMPLO DE CLASE) SE PRESENTAN LOS RESULTADOS PARA LO MISMO CALCULADO EN EL SAP

2000, ES DECIR SOLO EL ANALISIS PARA LAS CARGAS MOVILES

Notas previas (memo)

1) Se consideran los mismos casos de carga móvil, es decir: camión + carga distribuida tandem + carga distribuida

HL-93M: TANDEM + carga distribuida

25k=11.20t (110kN)0.640Kip/pie=0.97t/m

HL-93K: camion + carga distribuida8k=3.56t (110kN)32k=14.78t (145kN)

2) Calculamos los momentos de cada caso de carga móvil para la posición más desfavorable

3) Como lo anterior se calcula para una vía, se debe calcular cuánto de esa carga le afecta a una viga interior y a una viga exterior a través del coeficiente de distribución

4) Luego podremos comparar los resultados con los obtenidos anteriormente en el SAP2000

CALCULO DE MOMENTO PARA CADA CASO DE CARGA MOVIL

Calculamos los momentos de cada caso de carga móvil, por ejemplo los valores obtenidos en clase:

Al camión o tandem se le considera el impacto 33%.

SOBRECARGA VEHICULAR

A) Camión de Diseño

RESULTADOS

Reacción A 15.47 tReacción B 17.66 t

Mmáx 143.60 t-m Mmáx ( L +I) = 190.99 t-m por vía

SOBRECARGA VEHICULAR

B) Tandem de Diseño

RESULTADOS

Reacción A 10.89 tReacción B 11.51 t

Mmáx 116.52 t-m Mmáx (L+ I) = 154.97 t-m por vía

Luego, al caso de Camión con el que se obtiene el mayor momento se agregó la carga distribuida

Como este valor obtenido es para una vía, a través de los coeficientes de distribución para Vigas Exteriores y Vigas interiores se calculan los momentos correspondientes a VPext y Vpint:

SOBRECARGA VEHICULAR

C) Sobrecarga Distribuida por ancho de vía

RESULTADOS

Reacción A 10.67 tReacción B 10.67 t

Mmáx 58.69 t-m

Por lo tanto el Momento total por sobrecarga vehicular por vía (camión) será :

M (L+I) (Por vía) = 249.68 t- m

M (L+I) (Por vía) = 190.99 + 58.64

Gint = 0.638

M(L+I) int = 159.30

gext = 0.628

M (L+I) ext = 156.78

3ra PARTE:

COMPARACIÒN DE RESULTADOS

COMPARACIÓN DE RESULTADOSHerramienta

Elemento

SAP 2000 Metodo aprox-

Coef. distrib Mmax (t-m)

FLEXION - Mmax (t-m)

VIGA EXTERIOR 153.88 156.78

VIGA INTERIOR 135.22 159.30

CORTANTE - Vmax (t)

VIGA EXTERIOR 39.63

VIGA INTERIOR 39.21

SOBRE LAS LINEAS DE INFLUENCIA

“Diagrama cuyas ordenadas muestran magnitud y carácter de algún elemento mecánico (deflexiones, fuerzas, momento o reacción) de la estructura, cuando una carga unitaria se mueve a lo largo de ésta. Cada ordenada del diagrama da el valor del elemento mecánico cuando la carga esta situada en el lugar asociado a esa ordenada en particular”

Diagrama de Momento o Cortante: Muestra el valor (la variación) del Momento o Cortante a lo largo de la viga para la posición de cargas en UN SOLO LUGAR

Línea de Influencia: Muestra el valor (la variación) del Momento o Cortante en UN PUNTO O SECCION de la viga

(del SAP:) Las líneas de influencia de una CARGA UNITARIA para cualquier DESPLAZAMIENTO, REACCIÒN O FUERZA, de un punto pueden ser mostradas en un “Bridge Lane” (línea de puente) de la estructura.

The influence lines can be displayed for any joint displacement, reaction or force component due to a unit load on a defined Bridge Lane in the structure.

1. On the Display menu, click Show Influence Lines …Joints. This will display the Show Joints Influence Line dialog box.2. Select the Lane for which you want to see influence lines.

3. Select the Joint for which the results are reported.

4. Select the Vector Type as Displacement, Spring Force or Reaction. There may be no influence lines for some of these Vector Types, depending on the structural configuration.

5. Select the Scaling method used. Selecting Auto will automatically set the scale factor. Selecting Scale Factor lets the user scale the diagrams. If the Auto was selected previously, then the scale factor text edit box will show the scale factor used by the Auto.

6. Pressing the Table button will show the influence line data points in tabular form. The table includes the Lane name, Frame name, Location relative to the starting point of the lane, Location relative to the i end of the frame member, and the influence line value.

7. Click OK to view the Influence line or Cancel to close the dialog box without viewing the influence lines.

EJEM, ANOTACIONES Y COMENTARIOS DEL EJEMPLO (EJEMvigaSEMINARIO.sdb)(P. Gibu, Vi 04 Abr. 2008, version inicial para preparar presentacion Ppoint)

SE ANALIZA EN SAP 2000 EL MISMO EJEMPLO PRESENTADO EN CLASE (se tienen los resultados por el método aproximado, ver si se pueden comparar resultados finales)

NOTAS (para la Ing. Elsa): 4. En este análisis se modelan vigas Principales (longitudinales) y Vigas diafragma (no tablero

apoyado en vigas)5. Pero hace que el tablero contribuya al comportamiento de las vigas, considerándolas como viga

T6. Se ejecuta para cargas vivas móviles:

camión + carga distribuida tandem + carga distribuida

7. xxx

NOTAS DEL MANUAL (Analysis Reference) SAP 2000 (1997, impreso) , cap XVIII- Bridge Analysis

“Bridge Analysis” puede ser usado para determinar la respuesta de las estructuras de puente debido al peso de la carga viva de vehículos.El efecto de las cargas vivas pueden ser combinados con cargas estáticas y dinámicas, y las envolventes de respuesta pueden ser calculadas.El puente se modela con elementos FRAME (representando la superestructura, subestructura u otros elementos de interés)Pueden usarse otros tipos de elementos (Shell, Plane, solid, etc.), pero contribuyen a la rigidez de la estructura pero no se analizan para el efecto de la carga viva.Los “LANES” se definen en la superestructura donde las cargas vivas pueden actuar. Estos Lanes o líneas pueden no ser paralelas o de la misma longitud, en tal forma que pueden considerarse patrones de tráfico complejos.En resumen, el procedimiento para realizar un Análisis de Puentes es:

Modelar el comportamiento del puente con elementos Frame Definir Lanes describiendo donde actúan las cargas vivas de vehículos Definir las diferentes cargas vivas de vehículo que pueden actuar en el puente Definir “Vehicle Classes” (clases o grupos de vehículos) que contienen uno o mas vehículos

intercambiables. Definir los casos de carga móvil (“Moving Load”)

MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA PUENTEGeometría (coordenadas)Elementos Frame (materiales, sección) Soportes, apoyos, juntas y conexiones

ROADWAYS AND LANESGeometría (coordenadas)Elementos Frame (materiales, sección) Soportes, apoyos, juntas y conexiones

Definir Vehículos

Define VehiclesThis information defines the Vehicle loads that are required for bridge moving-load analysis. After defining vehicles, they must be added to one or more Vehicle Classes before they can be assigned to lanes in a moving-load case, even if the classes only contain a single vehicle.On the Define menu, click Bridge Loads > Vehicles. This will display the Define Vehicles dialog box.