PROYECTO:

ANLISIS Y DISEO DE UN PUENTE TIPO LOSA TIPO VIGA POR EL METODO LRFD

CURSO:

PUENTES

DOCENTE:

ING. MORAN GUERRERO VICTOR MANUEL

ALUMNO:

SILVA ABANTO HARTLEY JOHANN

CICLO:

X

TRUJILLO, 05 DE DICIEMBRE DEL 2014

INTRODUCCIN

La necesidad humana de cruzar pequeos arroyos y ros fue el comienzo de la historia de los puentes. Hasta el da de hoy, la tcnica ha pasado desde una simple losa hasta grandes puentes colgantes que miden varios kilmetros y que cruzan bahas. Los puentes se han convertido en un elemento bsico para una sociedad.

Se utiliza el trmino puente para designar a aquellas construcciones que sirven para conectar diferentes espacios a los que de otra manera no se podra acceder. A travs de los tiempos, el diseo y la ingeniera de los puentes han variado en gran forma, se han creado nuevos y mejores proyectos, no solo en materiales, sino en diseos, esttica y funcionalidad.

Para lograr el buen diseo estructural se requiere amplios conocimientos de ingeniera, conocer la forma en que se aplican y transmiten las fuerzas, tambin es necesario conocer la resistencia y propiedades de los materiales con los cuales se construir la estructura.

Para el anlisis y diseo del puente se utilizaran las normas AASHTO y el Mtodo LRFD, as como el manual IMCA para el diseo de los elementos de acero.

En el primer captulo se muestra los aspectos generales, antecedentes, caractersticas del proyecto y los objetivos.

El segundo captulo plantea la fundamentacin terica la cual muestra los resultados obtenidos de los estudios realizados, la teora que se utiliz, descripcin de las diferentes cargas que estar sometida la estructura.

El tercer captulo es la estructuracin del puente, mostrando el anlisis de carga y proponiendo el diseo de los elementos que conforman la estructura.

MEMORIA DESCRIPTIVA

I.- ASPECTOS GENERALES

1.1 NOMBRE DEL PROYECTOANLISIS Y DISEO DE UN PUENTE TIPO LOSA TIPO VIGA POR EL MTODO LRFD

1.2 PROGRAMA: TRANSPORTE

1.3 UBICACIN GEOGRAFICA

REGION : CAJAMARCADEPARTAMENTO : CAJAMARCAPROVINCIA : CAJABAMBA DISTRITO: CACHACHI

1.4 VIAS DE ACCESO

Considerando como referencia la capital del departamento la Ciudad de Trujillo, existe hasta la ciudad de Cajabamba una distancia de 307.5 Km aproximadamente siendo su recorrido promedio de 04:32 horas, a travs de una carretera en parte asfaltada y en partes afirmada y desde la ciudad de Cajabamba hasta la localidad de Cachachi a una distancia de 58.40 Km aproximadamente siendo su recorrido promedio de 01.18 horas aproximadamente, a travs de la carretera trocha Carrozable.

1.5 CLIMA Y TOPOGRAFIA

EL Distrito de Cachachi por lo accidentado de su relieve se hace poseedor hasta de 3 tipos de clima en sus zonas de valle, temple y jalca, llegando alcanzar temperaturas mnimas mensuales de 8C a 10C, temperaturas promedio de 12C a 15C y con temperaturas mximas de 18C a 20C, con una humedad relativa de 10%. Presenta una topografa que est conformada por terrenos de pendientes ligeramente inclinada a moderadamente empinada (8 15%).

1.6 POBLACION

La poblacin del distrito de Cachachi, segn el Instituto Nacional de Estadstica e informtica (INEI) es de 24305 habitantes.

Por otro lado, cabe indicar que las personas que habitan en dicho distrito donde se ejecutara el proyecto, lo hacen en viviendas construidas con material noble (ladrillo + cemento) y material rustico (adobe, tapial, y algunas estn revestidas con morteros de cemento, arena o barro; sus pisos son de tierra y su techo tiene cobertura de teja de arcilla, paja calamina y otros), contando con los servicio bsicos de Agua Potable, Letrinas, en mal estado de conservacin, Luz Elctrica producida por una pequea Mini Central Hidroelctrica.

1.7 OCUPACION

La poblacin del distrito de Cachachi se dedica mayormente a las actividades agrcolas, ganaderas y al comercio en menor escala; en lo referente a la agricultura se da para auto consumo de ellos mismos y en ganadera en la crianza de animales menores, siendo escaso el ganado lechero.

Tambin es necesario indicar que los moradores de Cachachi y alrededores donde se ejecutara el proyecto no tienen las mejores condiciones econmicas por falta de explotacin de recursos, as que la construccin de este puente favorecer e incrementara el desarrollo econmico de este distrito.

II.- ANTECEDENTES

El Distrito de Cachachi y los alrededores, han tenido un gran crecimiento poblacional a nivel de todos los caseros y comunidades que pertenecen a la jurisdiccin de dicho distrito ya mencionado y con este crecimiento poblacional se ha incrementado las necesidades que se requiere atender, con la finalidad de brindar mejores condiciones de vida y con esto disminuir la pobreza de estas localidades; es as que he considerado de acuerdo disear este proyecto con la nica finalidad de solucionar las necesidades de los moradores, quienes se vean afectados tanto en la parte econmica como social, logrando as los objetivos de mejorar y ampliar el servicio de transporte y comercio de las zonas y mbito de la jurisdiccin. Teniendo en cuenta que existe una poblacin de 24305 habitantes que se beneficiaran directa e indirectamente con la ejecucin del proyecto.

III.- CARACTERISTICAS DEL PROYECTO

Se desarrolla un proyecto de DISEO DE UN PUENTE TIPO LOSA TIPO VIGA, para la poblacin rural, mejorando notablemente las condiciones futuras de transporte, viabilidad y comercio.

Este proyecto en particular servir para ello logrando ser seguro, adecuado y accesible, conjuntamente con una carretera que permita el adecuado ingreso de vehculos de transporte y carga, los que permitirn disminuir algunos de los riesgos ante muchas enfermedades de imprtate incidencia en nuestro distrito, mejorando visiblemente la situacin general de la salud, transporte y otros as como aminorar la carga de trabajo de las familias en particular de mujeres y nios.

El Diseo de este puente ser en base una superestructura de concreto armado de 12.00 mts. De longitud y sus respectivas losas y vigas de aproximacin, la misma que permitir el paso de los vehculos de gran peso y capacidad.

IV.- OBJETIVOS

A. OBJETIVO GENERAL

Proponer un puente tipo losa viga, que rena con las caractersticas necesarias cumpliendo con el anlisis y diseo de los elementos estructurales que lo conforman, de acuerdo al Mtodo LRFD y a las Especificaciones AASHTO.

B. OBJETIVOS ESPECIFICOS

Mostrar los diferentes tipos de carga a los que estar sujeta la estructura. Realizar el anlisis y diseo estructural de la superestructura. Realizar el diseo estructural de elementos secundarios. Mejorar y ampliar los servicios de transporte y viabilidad.

MARCO TERICO

DEFINICIN La AASHTO define a un puente como cualquier estructura que tiene una abertura no menor a 6100 mm y que forma parte de una carretera o est ubicada sobre o debajo de una carretera.

PARTES DE LA ESTRUCTURA Los componentes principales de una estructura de puente son:

Superestructura Subestructura

A. SUPERESTRUCTURASon los componentes estructurales del puente que constituyen el tramo horizontal, en la siguiente seccin se ampliara con mayor detalle las superestructuras que se encuentran en los diferentes tipos de puentes.

TABLERO.- Es el componente, con o sin superficie de rodamiento, que soporta las cargas de rueda en forma directa y es soportado por otros componentes. ESTRUCTURA PORTANTE.- Es el componente estructural que soporta al tablero y se apoya en sus extremos con la subestructura, es decir transmite las cargas procedentes del tablero a los estribos y/o pilas, ACCESORIOS DEL TABLERO.- Son elementos que sirven para dar funcionalidad al puente y seguridad tanto a los vehculos como a los peatones: cordn barrera, barandas, barreras

B. SUBESTRUCTURA Son los componentes estructurales del puente que soportan el tramo horizontal, los componentes ms importantes son:

PILARES Son elementos de apoyo intermedios los cuales conducen los esfuerzos de la superestructura hacia las fundaciones estn diseados para resistir presiones hidrulicas, cargas de viento, cargas de impacto, etc., son ms susceptibles a los efectos de la socavacin por lo que las fundaciones debern estar por debajo de la altura mxima de socavacin.

Pueden ser de concreto o acero, aun en puentes de acero los pilares de concreto son a menudo adoptados, en algunos casos los pilares muy altos son elaborados en segmentos de concreto prefabricado.

Los pilares pueden ser de una seccin transversal constante o variable eso depender de la altura del pilar, tambin pueden tener una seccin llena o una seccin hueca la eleccin de los pilares depende de la constructibilidad y la esttica.

Podemos clasificar a los pilares en dos tipos:

Pilares-pared En general abarcan el ancho total de las vigas principales. Segn sea la conformacin deseada se puede terminar en los bordes de las vigas principales, o pueden sobresalir respecto de ellos, o an se pueden retirar con respecto a dichos bordes. Los Pilares-pared son muy aconsejables por razones hidrulicas. Para ros navegables, en general llegan a ser muy gruesos para su seguridad en casos de colisin de barcos. En cuanto a su configuracin, se debe prevenir contra la adopcin de pilares-pared demasiado delgados.

Pilares-columna. Pilares-columna, las columnas ofrecen muchas ventaja frente a los pilares-pared debido a su mdica necesidad de materiales, visin casi libre debajo del puente, mejor posibilidad de cruces oblicuos, aspecto ms liviano. Se utiliza generalmente para carreteras elevadas y puentes en rampa. Las posibilidades de sustentacin y forma son numerosas

ESTRIBOS Son los que proveen soporte a la superestructura, establecen la conexin entre la superestructura y el terrapln, son diseados para soportar la carga de la superestructura la cual es transmitida por medio de los elementos de apoyo, el peso de la losa de transicin y las presiones del suelo (empuje de tierras).

Los estribos estn conformados por una losa de fundacin que transmite el peso de los estribos directamente al suelo, la losa sirve de cubierta para un sistema de pilotes que soportan la carga, el muro frontal, asiento del puente, muro de retencin encima del asiento del puente, losa de aproximacin, los estribos tambin poseen juntas de dilatacin o expansin que ajustan los desplazamientos de la superestructura.

TIPOS DE PUENTES Los puentes se pueden clasificar de muchas formas, ninguna de estas clasificaciones son mutuamente excluyentes, todas parecen contener partes de una u otra clasificacin:

1. Por el servicio que prestan: Acueductos, viaductos, peatonales. 2. Por el material de la superestructura: Madera, concreto armado, concreto presforzado, acero, concreto-acero. 3. Por el tipo estructural: Losa, losa-viga, cajn, aporticados, arco, atirantado, colgante. 4. Segn el tipo de apoyo: Isostticos, hiperestticos. 5. Por el proceso constructivo: Vaciados en sitio, compuestos, prefabricados, dovelas.6. Por su trazo geomtrico: Recto, oblicuo, curvo

Durante el proceso de diseo el ingeniero debe escoger un tipo de puente el cual considera muchos factores relacionados con la funcionalidad, economa, seguridad, experiencia en la construccin, condiciones del suelo, sismicidad, esttica, un factor muy importante es la longitud del tramo del puente el cual nos puede ayudar en la seleccin del tipo de puente ms adecuado. La Tabla nos muestra las longitudes de tramo para diferentes tipos estructurales de puentes.

En el presente documento se desarrollara una descripcin de los temas ms sobresalientes de los distintos puentes segn la clasificacin del tipo estructural.

A. PUENTE ALCANTARILLA (0.0 mm 9000 mm)

La AASHTO define una alcantarilla como un conducto enterrado de seccin curva o rectangular que se utiliza para conducir agua, vehculos, servicios pblicos y peatones.

B. PUENTE LOSA (0.0 mm 12000 mm)

Los Puentes losa de concreto son las estructuras ms simples y menos caras que pueden ser construidas dentro las limitaciones de tramo para este tipo de superestructuras. Este puede ser convenientemente de hormign armado (0.0 9000 mm), pretensado y postesado (hasta 12000 mm). Se lo puede construir por medio o mediante andamiajes provisionales apoyados en el suelo o pueden estar construidos por medio de elementos prefabricados.

Los puentes losa pueden ser analizados estticamente mediante Mtodos de Anlisis Aproximados, Mtodos de Anlisis Refinados, las cuales forman parte de las Especificaciones AASHTO LRFD.

Dentro los Mtodos de Anlisis Aproximados, encontramos el mtodo de fajas equivalentes el cual consiste en dividir el tablero en fajas perpendiculares a los componentes de apoyo, estas fajas son interiores y de borde, las fajas se debern tomar para el clculo de solicitaciones como vigas continuas o como vigas simplemente apoyadas. Para determinar las solicitaciones en la faja se deber suponer que los componentes de apoyo son infinitamente rgidos. La faja de borde no se deber tomar mayor a 1800 mm.

C. PUENTE VIGA-LOSA (12000 mm 18000 mm)

Los puentes Viga-losa pueden ser analizados estticamente y dinmicamente, dentro el anlisis esttico se encuentra los Mtodos de Anlisis Aproximados, los Mtodos de Anlisis Refinados, las cuales forman parte de las Especificaciones AASHTO LRFD.

Dentro los Mtodos de Anlisis Aproximados se encuentran el Mtodo de los Factores de Distribucin para Momento y para Corte el cual consiste en asignar porcentajes de las solicitaciones de la sobrecarga vehicular HL-93 a las vigas interiores y a las vigas exteriores.

Es importante notar que se proveern diafragmas o vigas transversales en los estribos, pilas y uniones articuladas para resistir las fuerzas laterales y transmitir las cargas a los puntos de apoyo. Cuando utilizamos el Mtodo de los Factores de Distribucin los puentes tendrn como mnimo cuatro vigas paralelas de aproximadamente la misma rigidez, la parte del vuelo correspondiente no ser mayor que 910 mm, la separacin entre las almas de las vigas ser de 1200 mm a 3000 mm, caso contrario se deber utilizar un anlisis refinado. El ancho de una viga es controlado por el momento positivo del tramo generalmente vara entre 350 a 550 mm pero nunca deber ser menor 200 mm.

La altura mnima del tablero sobre las vigas longitudinales, excluyendo cualquier superficie sacrificable deber ser mayor a igual a 175 mm. Para las vigas la profundidad mnima (incluyendo tablero) se deber tomar como:

Tramos Simples Tramos Continuos 0.065L 0.070L

Donde, L es la longitud de tramo, ambos en mm.

Las losas se debern disear para sobrecarga vehicular HL-93 para uno o ms carriles de diseo cargados, cuando se desee controlar las deflexiones se pueden considerar los siguientes lmites de deflexin:

Carga vehicular, general....Longitud/800 Carga vehiculares y/o peatonales.Longitud/1000

Este tipo de estructuras son usualmente construidas sobre andamiajes apoyados en el suelo. Son ms convenientes o adecuados para pequeas longitudes de tramo.

Refuerzo.- Debido al ancho estrecho del alma se requiere mltiples capas de refuerzo en la regin de momento positivo. Esto hace dificultoso la colocacin del hormign que a menudo ocasiona cangrejeras en las almas de las vigas. La anchura seleccionada deber acomodar el refuerzo para permitir la fcil colocacin del hormign.

Juntas de construccin.- Usualmente la superestructura de las vigas son construidas en dos etapas separadas, las almas y las losas. Para minimizar las fisuras en la parte superior de las almas debido a la temperatura y esfuerzo de contraccin , as como posibles asentamientos diferenciales en el andamiaje se debe colocar refuerzo longitudinal extra en las almas justo debajo las juntas de construccin.

D. PUENTES DE VIGAS (12 m 300 m)

En la actualidad el puente de vigas ms largo del mundo es el Stolmasundet en Noruega terminado de construir el ao 1998 con una longitud de tramo de 301m. Los puentes de vigas incluyen una gran variedad de puentes como las vigas prefabricadas de concreto pretensado o postesado, las vigas I de acero, los puentes cajn de concreto vaciados in sito o postesados, los puentes cajn de acero, etc.

Los puentes de vigas son los ms comunes; se usan vigas estticamente definidas, vigas simplemente apoyadas, vigas Gerber, vigas continuas.Las vigas simplemente apoyadas se usan para tramos muy cortos (100m), en luces medianos y largos las vigas continuas de secciones que varan con la profundidad son a menudo adoptadas por razones de comportamiento estructural economa y esttica.

CONCLUSIONES

Se realiz este trabajo de investigacin con el fin de estudiar el comportamiento de una estructura que fuese capaz de soportar las cargas tales como vehculos y peso propio, proponiendo un puente viga con una calzada de concreto apoyada sobre trabes de acero distribuidas longitudinalmente entre dos estribos, fundamentando esta propuesta en los estudios de campo obtenidos y cumpliendo con las normas expedidas por AASHTO, cumpliendo con el objetivo general expuesto anteriormente.

Se analizaron las diferentes cargas as como sus respectivas combinaciones de aplicacin mediante la solucin de un sistema de viga continua, en el cual se distribuy la carga T-S en diferentes puntos del puente.

Cumpliendo con los objetivos particulares al resolver el modelo anteriormente mencionado mediante la ejecucin del anlisis de lneas de influencia y de Cross, para la obtencin de los parmetros requeridos en la fase del diseo estructural del puente Tipo viga losa

ANEXOS

I. CALCULOS

A. DISEO DEL PUENTE TIPO VIGA LOSA

B. ESTRIBOS

II. PLANOS