seminario sap - puentes

CARACTERISTICAS DEL PUENTE

EJEMPLO

El mismo desarrollado en clase

DiseDiseo de Vigas Principales Mo de Vigas Principales Mtodo 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 vas) = 7.20 m

Espesor de losa de concreto = 0.18 m

Espesor de Asfalto = 0.05 m

Separacin / vigas principales = 2.00 m Ancho de vigas principales = 0.40 m

Separacin / 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 PREVIAS

1. En este anlisis se modelan vigas Principales (longitudinales) y Vigas diafragma (no tablero apoyado en vigas)

2. Pero el tablero contribuye al comportamiento de las vigas, considerndolas como viga T

3. Se ejecuta para cargas vivas mviles:

camin + carga distribuida tandem + carga distribuida

BRIDGE ANALYSIS (Anlisis 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 vehculos.

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

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

(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 lneas pueden no ser paralelas o de la misma longitud, en tal forma que pueden considerarse patrones de trfico complejos.

Procedimiento para realizar un Anlisis de Puentes es: Modelar el comportamiento del puente con elementos Frame Definir Lanes describiendo donde actan las cargas vivas de vehculos Definir las diferentes cargas vivas de vehculo que pueden actuar en el

puente Definir Vehicle Classes (clases o grupos de vehculos) que contienen

uno o mas vehculos intercambiables. Definir los casos de carga mvil (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/Grids

Ingresar coordenadas

Material concreto por defecto con fc=280Kg/cm2 Define-Material-CONC

DEFINICION DE SECCIONES DE VIGAS T

ASIGNACION DE SECCIONES DE VIGAS

Es til 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

.60m

Genera

l

.30m

Losa

9.3 kN/m 9.3 kN/m

En DEFINE-BRIDGE LOADS se definen lneas, vehculos y clases de vehculos

DEFINIR LNEAS (LANES)

CADA LANE ES PARA UNA POSICION DE

CAMIONES (TRANSVERSAL)

Considerando excentricidad segn posicin de los

camiones en sentido transversal (ver seccin transversal)

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

POSICIN 2

1,50

0,60

1,50

0,60

4,50

1,200,60

3,001,50

POSICIN 1

POSICIN 3

1,20

3,00

POSICION TRANSVERSAL

Define- Bridge Loads - LANES

DEFINIR VEHCULOS

HL-93M: tandem + carga distribuida

HL-93K: camin + carga distribuida

En los vehculos 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 distribuida

8k=3.56t (110kN)

32k=14.78t (145kN)


Define- Bridge Loads - VEHICLES

DEFINIR CLASE DE VEHCULOS

Define- Bridge Loads - VEHICLES CLASSES

DEFINIR CASOS DE ANLISIS (carga mvil)

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 -SAP

Caso 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 mvil, es decir: camin + carga distribuida

tandem + carga distribuida HL-93M: TANDEM + carga distribuida

25k=11.20t (110kN)


HL-93K: camion + carga distribuida

8k=3.56t (110kN)

32k=14.78t (145kN)

2) Calculamos los momentos de cada caso de carga mvil para la posicin

ms desfavorable

3) Como lo anterior se calcula para una va, se debe calcular cunto de esa carga le afecta a una viga interior y a una viga exterior a travs del

coeficiente de distribucin

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 mvil, por ejemplo los

valores obtenidos en clase:

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

SOBRECARGA VEHICULAR

A) Camin de Diseo

RESULTADOS

Reaccin A 15.47 t

Reaccin B 17.66 t

Mmx 143.60 t-m Mmx ( L +I) = 190.99 t-m por va


B) Tandem de Diseo

RESULTADOS

Reaccin A 10.89 t

Reaccin B 11.51 t

Mmx 116.52 t-m Mmx (L+ I) = 154.97 t-m por va

Luego, al caso de Camin con el que se obtiene el mayor momento se agreg

la carga distribuida

Como este valor obtenido es para una va, a travs de los coeficientes de

distribucin para Vigas Exteriores y Vigas interiores se calculan los momentos correspondientes a VPext y Vpint:


C) Sobrecarga Distribuida por ancho de va

RESULTADOS

Reaccin A 10.67 t

Reaccin B 10.67 t

Mmx 58.69 t-m

Por lo tanto el Momento total por sobrecarga vehicular por va (camin) ser :

M (L+I) (Por va) = 249.68 t- m

M (L+I) (Por va) = 190.99 + 58.64

Gint = 0.638

M(L+I) int = 159.30

gext = 0.628

M (L+I) ext = 156.78

3ra PARTE:

COMPARACIN DE RESULTADOS

COMPARACIN DE RESULTADOS Herramienta

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 carcter de algn elemento mecnico (deflexiones,

fuerzas, momento o reaccin) de la estructura, cuando una carga unitaria se mueve a lo largo de

sta. Cada ordenada del diagrama da el valor del elemento mecnico cuando la carga esta situada en

el lugar asociado a esa ordenada en particular

Diagrama de Momento o Cortante: Muestra el valor (la variacin) del Momento o Cortante a lo largo

de la viga para la posicin de cargas en UN SOLO LUGAR

Lnea de Influencia: Muestra el valor (la variacin) del Momento o Cortante en UN PUNTO O

SECCION de la viga

(del SAP:) Las lneas de influencia de una CARGA UNITARIA para cualquier DESPLAZAMIENTO,

REACCIN O FUERZA, de un punto pueden ser mostradas en un Bridge Lane (lnea 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 mtodo aproximado, ver si se pueden comparar resultados finales)

NOTAS (para la Ing. Elsa):

4. En este anlisis 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, considerndolas como viga T

6. Se ejecuta para cargas vivas mviles:

camin + 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 vehculos. El efecto de las cargas vivas pueden ser combinados con cargas estticas y dinmicas, y las envolventes de respuesta pueden ser calculadas. El puente se modela con elementos FRAME (representando la superestructura, subestructura u otros elementos de inters) 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 lneas pueden no ser paralelas o de la misma longitud, en tal forma que pueden considerarse patrones de trfico complejos. En resumen, el procedimiento para realizar un Anlisis de Puentes es: Modelar el comportamiento del puente con elementos Frame Definir Lanes describiendo donde actan las cargas vivas de vehculos Definir las diferentes cargas vivas de vehculo que pueden actuar en el puente Definir Vehicle Classes (clases o grupos de vehculos) que contienen uno o mas vehculos

intercambiables. Definir los casos de carga mvil (Moving Load)

MODELAMIENTO DE LA ESTRUCTURA PUENTE Geometra (coordenadas) Elementos Frame (materiales, seccin) Soportes, apoyos, juntas y conexiones ROADWAYS AND LANES Geometra (coordenadas) Elementos Frame (materiales, seccin) Soportes, apoyos, juntas y conexiones

Definir Vehculos

Define Vehicles

This 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.

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