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Diseño y análisis de un puenteTRANSCRIPT
DISEÑO DE PUENTES
1. INTRODUCCIÓN
Los puentes generalmente son obras complejas, que requieren para su proyecto definitivo estudiar los siguientes aspectos:
Localización de la estructura o ubicación, debe tomarse en cuenta las comunidades locales, los sitios históricos, las tierras pantanosas y otras áreas sensibles del lugar.
Luz y tipo de puente que resulte más adecuado para el sitio escogido, teniendo en cuenta su estética, el impacto ambiental y ecológico, su economía y seguridad.
Forma geométrica y dimensiones, analizando sus accesos, superestructura, subestructura, cauce de la corriente y cimentaciones.
Obras de arte y complementarias que vayan de acuerdo con la ecología del lugar.
LOCALIZACIÓN
Para la buena localización de un puente deben estudiarse varias alternativas, según los criterios de estudio de tráfico, alineamiento de la vía, alineamiento de la rasante, tipo de terreno, facilidades de construcción, conservación, la estética de la obra.
LUZ Y TIPO DE ESTRUCTURA
Una vez escogida la ubicación de la estructura, es necesario conocer con mayor exactitud las características del terreno y el comportamiento del río. Para esto, deben efectuarse los siguientes estudios de la zona escogida:
Estudios Topográficos.- Se debe establecer la topografía actual del sitio de emplazamiento del puente mediante mapas de curvas de nivel y fotografías. Estos estudios deben incluir los antecedentes del predio en términos de los movimientos de masas de suelo, erosión de suelos y rocas y alineamiento del cauce aguas arriba y aguas abajo con los niveles de agua observados.
Estudios hidráulicos e hidrológicos.- Se debe establecer las características aguas arriba del proyecto mediante los factores hidráulicos e hidrológicos (como indicación de pendientes, tipo de suelos, tipo de cultivos, datos pluviométricos, velocidad de corriente, características del río), permitiendo así establecer los requisitos mínimos del puente y su ubicación optima en función de los niveles de seguridad.
Estudios geológicos.- Es necesario establecer las características geomorfológicas y las condiciones del subsuelo del lugar, tanto local como general de las diferentes formaciones geológicas que se encuentren, para definir el mejor diseño de la subestructura.
Estudios de riesgo sísmico.- Los estudios de riesgo sísmico tendrán como finalidad la determinación de espectros de diseño que definan los componentes horizontales y verticales del sismo a nivel de la cimentación.
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DISEÑO DE PUENTES
Estudios Ambientales.- Se debe garantizar el cumplimiento de las leyes estatales sobre el agua; las reglamentaciones federales y estatales referentes a la invasión de zonas de inundación, peces y hábitat de vida silvestre.
Estudio de tráfico.- Cuando la envergadura de la obra es importante, se debe realizar estudios de tráfico correspondiente a volumen y clasificación de tránsito, con el objetivo de determinar las características de la infraestructura vial y la superestructura del puente.
Una vez realizado todos los estudios necesarios e imprescindibles, se debe determinar la longitud del puente, una vez determinada la luz total de la obra se debe elegir el tipo de sistema estructural que se empleará.
Para elegir el tipo de puente, también se debe considerar la estética de la obra que debe guardar armonía con los alrededores, el buen servicio y durabilidad de la obra, la facilidad de construcción y la economía del proyecto.
CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL PROYECTO
Se dejó señalado que al sitio de trabajo se puede acceder a partir de las ciudades de El Pangui o Gualaquiza siguiendo la carretera de primer orden Zamora - El Pangui – Gualaquiza.
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DISEÑO DE PUENTES
La cuenca del Río Zamora en el área de proyecto, se caracteriza por tener un relieve montañoso, con una pendiente media baja en forma de “V” mantiene un clima subtropical.
DESCRIPCIÓN DE LA CUENCA
ÁREA DE DRENAJE 7626 Km2
LONGITUD DEL CAUCE PRINCIPAL 139 Km
DESNIVEL DESDE EL PUNTO MÁS ALTO
3000 m
PENDIENTE MEDIA DE LA CUENCA 2,16 %
COTA DEL CAUCE DEL RÍO EN EL EJE DEL PUENTE
740 msnm
TEMPERATURA18 – 22.8
°C
CARACTERÍSTICAS DEL PUENTE
LONGITUD TOTAL DEL PUENTE 231.00 m
ANCHO DE LA CALZADA 11.60 m
CRITERIOS QUE RIGEN EL DISEÑO DE LA OBRA
AASHTO 2007
3.4 Factores de Carga
3.4.1 factores de carga y combinaciones de carga
3.5 Cargas Permanentes
3.5.1 Cargas permanentes: DC, DW y EV
3.6 Sobrecargas Vivas
3.6.1 Sobre cargas gravitatorias: LL, PL
3.6.1.1 Sobrecarga Vehicular
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DISEÑO DE PUENTES
3.6.1.2 Sobrecarga vehicular de diseño
3.6.1.2.2 Camión de diseño
3.6.1.2.3 Tandem de diseño
3.6.1.2.4 Carga del carril de diseño
3.8 Carga de Viento: WL Y WS
3.8.1 Presión Horizontal del Viento
3.10 Efectos Sísmicos: EQ
3.10.9.4 Zonas Sísmicas 3 y 4
4.6 Análisis Estático
4.6.2.6.2 Vigas Cajón de Hormigón Segmentales y Vigas Cajón de Una Sola Célula Hormigonadas In Situ
4.6.2.9 Análisis de Puentes Segmentales de Hormigón
5.4 Propiedades De Los Materiales
5.4.2 Hormigón Normal y Estructural de Baja Densidad
5.4.2.1 Resistencia a la Compresión
5.4.2.2 Coeficiente de Expansión Térmica
5.4.2.4 Módulo de Elasticidad
5.4.2.5 Coeficiente de Poisson
5.4.4 Acero de Pretensado
5.12 Durabilidad
5.12.3 Recubrimiento de Hormigón
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DISEÑO DE PUENTES
2. GENERACIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO
1.2.
2.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES
1.2.
2.1.2.1.1. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
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DISEÑO DE PUENTES
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CONCRETO
f’c ( Mpa ) Ec ( Mpa )
Cajón 35 26322
Losa (Kg/cm2) 35 26322
Riostra 21 26322
Estribos 21 22595
Dados y zapatas 21 22595
Pilotes 21 22595
Aletas 21 19568
ACERO DE REFUERZO fy ( Mpa )
Pre-esfuerzo ASTM A-416 1860 Grado 270
Refuerzo pasivo ASTM A-615 420 Grado 60
Anclajes SAE 1020 310
ACERO ESTRUCTURAL fy ( Mpa )
Tubos barandas ASTM A-500 350 Grado C
Parales barandas A-36 250
Soldadura E70XX
Anclaje SAE 1020 310
APOYOS
Verticales armados
Dureza 50
Topes sísmicos no armados
Dureza 60
Módulo de Elasticidad E (Kg/cm2) 12000∗√ f ' c
Módulo de Poisson U 0,15
Coeficiente de Expansión Térmica A 10,80E-6
Masa por Unidad de Volumen 2410
MATERIALES DE LOS TENDONES
VIGAS Y ELEMENTOS PRINCIPALES DE ACERO ASTM A572 Grado50
Propiedades del Material A416Gr270
Diámetro de cada Torón ½”
Número de Torones 70
Área Total de Torones(cm2) 88,62
Fuerza Inicial de Tensión (Tonf) 13,90
Fuerza de total de Tendones (Tonf) 973
DISEÑO DE PUENTES
2.2. PROPIEDADES DE LAS SECCIONES
SUPERESTRUCTURA
HORMIGÓN NORMAL Y ESTRUCTURAL DE BAJA DENSIDAD (AASHTO LRFD, 2007)
Resistencia a la Compresión
La documentación técnica deberá indicar la resistencia a la compresión especificada, f'c, o la clase de hormigón para cada componente.
Sólo se deberán utilizar hormigones con resistencias de diseño mayores que 70 MPa (713,78 Kg/cm2) si algún artículo específico así lo permite o si se realizan ensayos físicos para establecer las relaciones entre la resistencia del hormigón y las demás propiedades. No se deberían utilizar hormigones con resistencias especificadas menores que 16 MPa (163,15 Kg/cm2) en aplicaciones estructurales.
La resistencia a la compresión especificada para el hormigón y los tableros pretensados no deberá ser menor que 28 MPa (285,51 Kg/cm2).
Para los hormigones estructurales de baja densidad la documentación técnica deberá especificar la densidad secada en aire, la resistencia y cualquier otra propiedad requerida para la aplicación.
LOSAS DE TABLERO DE HORMIGÓN (AASHTO LRFD, 2007)
Mínima Altura y Recubrimiento
A menos que el Propietario apruebe una altura menor, la altura de un tablero de hormigón, excluyendo cualquier tolerancia para pulido, texturado o superficie sacrificable deberá ser mayor o igual que 175 mm.
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DISEÑO DE PUENTES
El mínimo recubrimiento de hormigón deberá satisfacer los requisitos del Artículo 5.12.3. A continuación se presenta parte de la sección 5.12.3 que habla sobre los recubrimientos.
TABLA 5.12.3-1 Recubrimiento para las armaduras principales no protegidas (mm)
SUBESTRUCTURA
Zapatas
Los requisitos del presente artículo se aplican al diseño de zapatas aisladas y, cuando corresponda, a las zapatas combinadas. Se deberá prestar particular atención a las zapatas construidas sobre rellenos.
Las zapatas se deberían diseñar de manera que la presión debajo de la zapata sea tan uniforme como sea posible. La distribución de la presión del suelo deberá ser consistente con las propiedades del suelo o la roca y la estructura y con los principios establecidos de la mecánica de suelos y de rocas.
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DISEÑO DE PUENTES
La profundidad de las zapatas se deberá determinar considerando la naturaleza de los materiales de fundación y la posibilidad de socavación. Las zapatas ubicadas en cruces sobre cursos de agua se deberán fundar como mínimo a una profundidad de 600 mm por debajo de la máxima profundidad de socavación anticipada como se especifica en el artículo 2.6.4.4.1.
Las zapatas que están fundadas sobre superficies de roca maciza lisas inclinadas y que no están restringidas por medio de una sobrecarga de material resistente se deberán anclar de manera efectiva utilizando anclajes para roca, bulones para roca, clavijas, barras de trabazón u otros medios adecuados.
Estribos y muros de sostenimiento convencionales
Los muros de sostenimiento rígidos de gravedad y semigravedad se pueden utilizar para subestructuras de puente o separación de taludes y generalmente se construyen para aplicaciones permanentes. No se deberán utilizar muros rígidos de gravedad o semigravedad sin fundaciones profundas si el suelo/roca de apoyo tiene tendencia a sufrir asentamientos totales o diferenciales excesivos.
Figura C11.6.1.1 -1 Típicos muros rígidos de gravedad y semigravedad
Estribos Integrales
Los estribos integrales se deberán diseñar de manera que resistan y/o absorban las deformaciones por fluencia lenta, contracción y efectos térmicos de la superestructura.
Para determinar los potenciales movimientos de un estribo se deberán considerar los efectos de las variaciones de temperatura, la fluencia lenta y el acortamiento debido a la pérdida de pretensado a largo plazo.
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DISEÑO DE PUENTES
Pilas de puente
Las pilas de puente se deberán diseñar de manera que transmitan a las fundaciones las cargas de la superestructura y las cargas que actúan sobre la propia pila. Las cargas y combinaciones de cargas deberán ser como se especifica en la Sección 3.
El diseño estructural de las pilas de puente se deberá realizar de acuerdo con los requisitos de las Secciones 5, 6, 7 y 8, según corresponda.
2.3. CARGAS
CARGAS PERMANENTES
Cargas Permanentes: DC, DW
La carga permanente deberá incluir el peso propio de todos los componentes de la estructura, accesorios e instalaciones de servicio unidas a la misma, superficie de rodamiento, futuras sobre capas y ensanchamientos previstos.
DC: Peso propio de los componentes estructurales y accesorios no estructurales.
DW: peso propio de las superficies de rodamiento e instalaciones para servicios públicos.
SOBRECARGAS VIVAS
Sobrecarga Vehicular de Diseño
La sobrecarga vehicular sobre las calzadas de puentes o estructuras incidentales, designada como HL-93, deberá consistir en una combinación de:
Camión de diseño o tándem de diseño, y Carga de carril de diseño
A excepción de las modificaciones especificadas en el Artículo 3.6.1.3.1, cada carril de diseño considerado deberá estar ocupado ya sea por el camión de diseño o bien por el tándem de diseño, en coincidencia con la carga del carril, cuando corresponda. Se asumirá que las cargas ocupan 3000 mm transversalmente dentro de un carril de diseño.
Camión de Diseño
Los pesos y las separaciones entre los ejes y las ruedas del camión de diseño serán como se especifica en la Figura 1. Se deberá considerar un incremento por carga dinámica como se especifica en el Artículo 3.6.2.
A excepción de lo especificado en los Artículos 3.6.1.3.1 y 3.6.1.4.1, la separación entre los dos ejes de 145.000 N se deberá variar entre 4300 y 9000 mm para producir las solicitaciones extremas.
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DISEÑO DE PUENTES
Figura 3.6.1.2.2 – 1 Características del camión de diseño
Carriles de Diseño
En general, el número de carriles de diseño se debería determinar tomando la parte entera de la relación w/3600, siendo w el ancho libre de calzada entre cordones y/o barreras, en mm. También se deberían considerar posibles cambios futuros en las características físicas o funcionales del ancho libre de calzada.
En aquellos casos en los cuales los carriles de circulación tienen menos de 3600 mm de ancho, el número de carriles de diseño deberá ser igual al número de carriles de circulación, y el ancho del carril de diseño se deberá tomar igual al ancho del carril de circulación.
Los anchos de calzada comprendidos entre 6000 y 7200 mm deberán tener dos carriles de diseño, cada uno de ellos de ancho igual a la mitad del ancho de calzada.
CARGAS SÍSMICAS
Cargas Sísmicas Dependiendo del lugar de ubicación del puente, puede que los efectos sísmicos sean irrelevantes o puede que gobiernen el diseño del sistema de resistencia de cargas laterales. Las especificaciones de AASHTO están basadas en los siguientes principios:
Sismos leves serán resistidos sin que los componentes salgan del rango elástico y sin sufrir daños importantes.
Se usarán movimientos del suelo y fuerzas reales en el proceso de diseño. La exposición a prolongadas vibraciones no colapsará la estructura del puente,
donde los posibles daños serán fácilmente detectables para inspeccionar y reparar. AASHTO proporciona aplicaciones para puentes convencionales de losas, vigas, vigas cajón y superestructuras cuyas luces no exceda 150m. No es aplicable para puentes que exceden los 150m y otros tipos de puentes como puentes colgantes, puentes atirantados, puentes movibles y arcos.
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DISEÑO DE PUENTES
CARGA DE VIENTO: WL y WS
Se asumirá que las presiones aquí especificadas son provocadas por una velocidad básica del viento, VB, de 160 km/h. Se asumirá que la carga de viento está uniformemente distribuida sobre el área expuesta al viento. El área expuesta será la sumatoria de las áreas de todos los componentes, incluyendo el sistema de piso y las barandas, vistas en elevación y perpendiculares a la dirección de viento supuesta.
FACTORES DE CARGA Y COMBINACIONES DE CARGAS (AASHTO LRFD, 2007)
Factores de Carga y Combinaciones de Cargas
Resistencia I: Combinación básica de carga relacionada con el uso vehicular normal, sin considerar el viento.
Resistencia II: Combinación de carga relacionada al uso del puente mediante vehículos de diseños especiales especificados por el propietario y/o vehículos que permiten la evaluación, sin considerar el viento.
Resistencia III: Combinación de carga relacionada al puente expuesto al viento con una velocidad mayor a 90 Km/h.
Resistencia IV: Combinación de carga relacionada a relaciones muy altas de la carga muerta a la carga viva.
Resistencia V: Combinación de carga relacionada al uso vehicular normal del puente considerando el viento a una velocidad de 90 Km/h.
Evento Extremo I: Combinación de carga incluyendo sismo.
Evento Extremo II: Combinación de carga relacionada a la carga de viento, choque de vehículos y barcos, y ciertos eventos hidráulicos con carga viva reducida, distinta de la carga de choque vehicular.
Servicio I: Combinación de carga relacionada al uso operativo normal del puente con viento a 90 km/h y con todas las cargas a su valor nominal (sin factorizar). También está relacionada con el control de deflexiones.
Servicio II: Combinación de carga considerado para controlar la fluencia de estructuras de acero y el deslizamiento delas secciones críticas, debidas a la carga viva vehicular.
Servicio III: Combinación de carga relacionada solamente a la fuerza de tensión en estructuras de concreto pretensado, con el objetivo de controlar las grietas.
3. ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA DEL PUENTE
Resistecia V
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DISEÑO DE PUENTES
Servicio III
Left Exterior Girder
Resistencia
Servicio
Left Exterior Girder
Resistencia
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DISEÑO DE PUENTES
Servicio
Evento Extremo 1
Esfuerzo
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DISEÑO DE PUENTES
Corte
Flexión
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DISEÑO DE PUENTES
MOMENTOS
Carga muerta
Carga Postensada
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Móvil
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
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DISEÑO DE PUENTES
CORTE
Carga muerta
Carga Postensada
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Móvil
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
DEFORMACIONES
Carga muerta
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Postensada
Carga Móvil
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
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DISEÑO DE PUENTES
4. CICLO DE DISEÑO ( ANÁLISIS – DISEÑO – OPTIMIZACIÓN )
1ra Iteración
Datos:
Aumentamos a 140 Torones en el vano central. Cambiamos el diseño de los tendones .
Resistencia
Servicio
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DISEÑO DE PUENTES
Evento Extremo 1
Esfuerzo
Corte
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DISEÑO DE PUENTES
Flexión
MOMENTOS
Carga muerta
Carga Postensada
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Móvil
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
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DISEÑO DE PUENTES
CORTANTE
Carga muerta
Carga Postensada
Carga Móvil
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
DEFORMACIONES
Carga muerta
Carga Postensada
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Móvil
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
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DISEÑO DE PUENTES
2ra Iteración
Datos:
Aumentamos a 200 Torones en las vigas. Aumentamos en la losa un tendon de 200 Torones. Aumentamos el espesor de la losa a 35cm. Cambiamos el diseño de los tendones . Condiciones de borde
Evento Extremo 1
Esfuerzo
Corte
Flexión
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DISEÑO DE PUENTES
MOMENTOS
Carga muerta
Carga Postensada
Carga Móvil
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
CORTANTE
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DISEÑO DE PUENTES
Carga muerta
Carga Postensada
Carga Móvil
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
DEFORMACIONES
Carga muerta
Carga Postensada
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Móvil
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
5. MEMORIA DE CÁLCULO DEL DISEÑO
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DISEÑO DE PUENTES
Introducción
Este método constructivo consiste en la ejecución, a partir de una pila, de voladizos sucesivos a ambos lados de ésta, de manera que sus pesos vayan equilibrándose.
Este sistema de construcción se emplea principalmente:
Cuando las luces a salvar son considerables. Cuando los pilares son de gran altura con lo que compensa aumentar la luz de los
vanos para reducir el número de pilares
PROCEDIMIENTO CONSTRUCTIVO
Se construyen en primer lugar las cimentaciones y fustes de pilas y se procede a la colocación de la consola especial para dovela cero para el hormigonado de las dovelas sobre pilas.
Después de hormigonar las dovelas sobre pilas (dovelas cero), se montan los carros de avance de pilas y se procede al avance en voladizo de las dovelas y tesado de los cables de voladizo, de una manera simétrica.
Después de alcanzada la última dovela se realizan las dovelas de cierre en los estribos y la dovela de cierre central.
Justificación
“Los puentes se deberían diseñar de manera tal que su fabricación y ejecución se puedan
realizar sin dificultades ni esfuerzos indebidos, que las tensiones residuales
incorporadas durante la construcción estén dentro de límites tolerables y deben
considerar factores regionales tales como las restricciones relacionadas con la
disponibilidad de materiales, fabricación, ubicación, transporte y ejecución ”
Datos de entrada
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DISEÑO DE PUENTES
POSTENSADO¿1860Ton/Puente
N °Torones= PostensadoN °Vigas∗Fuerza
N °Torones=1860Ton2∗13,9
N °Torones=66,91
70Torones
Área Torones
∅ 1 /2
A=π∗r2
A=π∗0,6352
A=1,266cm2
Cálculo:
ATOTAL=N °Torones∗A
ATOTAL=70∗1,266 cm2
ATOTAL=88,62 cm2
Carga de Torones
CTOTAL=N °Torones∗Fuerza
CTOTAL=70∗13,90Ton
CTOTAL=973Ton
CÁLCULOS DE CARGAS
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DISEÑO DE PUENTES
PARALES BARANDAS
Perfil IPE200
C parales=1,10m∗22,40kg /m
C parales=24,64 kg
BARANDAS
Tuboϕ 4
Cbarandas=2∗5,67kg /m
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DISEÑO DE PUENTES
Cbarandas=11,34 kg /m
ACERAS
Cacera=0,20m∗2410 kg/m3
Cacera=482,0 kg/m2
CAPA DE RODADURA
C capa derodadura=ecapa∗Pesoespf Asfalto
C capa derodadura=0,05m∗2300 kg/m3
C capa derodadura=115 kg/m2
PEATONAL
C peatonal=367,10 kg/m2
Fundamentos de la modelación
3.4 Factores de Carga 3.5 Cargas Permanentes 3.6 Sobrecargas Vivas 3.8 Carga de Viento: WL Y WS 3.10 Efectos Sísmicos: EQ 4.6 Análisis Estático 5.4 Propiedades De Los Materiales 5.12 Durabilidad
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DISEÑO DE PUENTES
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CONCRETO
f’c ( Mpa ) Ec ( Mpa )
Cajón 35 26322
Losa (Kg/cm2) 35 26322
Riostra 21 26322
Estribos 21 22595
Dados y zapatas 21 22595
Pilotes 21 22595
Aletas 21 19568
ACERO DE REFUERZO fy ( Mpa )
Pre-esfuerzo ASTM A-416 1860 Grado 270
Refuerzo pasivo ASTM A-615 420 Grado 60
Anclajes SAE 1020 310
ACERO ESTRUCTURAL fy ( Mpa )
Tubos barandas ASTM A-500 350 Grado C
Parales barandas A-36 250
Soldadura E70XX
Anclaje SAE 1020 310
Módulo de Elasticidad E (Kg/cm2) 12000∗√ f ' c
Módulo de Poisson U 0,15
Coeficiente de Expansión Térmica A 10,80E-6
Masa por Unidad de Volumen (Kg/cm2) 2410
DISEÑO DE PUENTES
CONDICIONES DE BORDE
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MATERIALES DE LOS TENDONES
VIGAS Y ELEMENTOS PRINCIPALES DE ACERO ASTM A572 Grado50
Propiedades del Material A416Gr270
Diámetro de cada Torón ½”
Número de Torones 70
Área Total de Torones(cm2) 88,62
Fuerza Inicial de Tensión (Tonf) 13,90
Fuerza de total de Tendones (Tonf) 973
DISEÑO DE PUENTES
Descripción de la modelación
Línea de diseño
Definición de los materiales
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DISEÑO DE PUENTES
Propiedades del material para la Superestructura y Subestructura
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DISEÑO DE PUENTES
Definición de nuevo material para el Hormigón Pre-comprimido
Asignación del material para el acero postensado. ( tendones )
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DISEÑO DE PUENTES
Definimos las secciones para la realización de la Subestructura.
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DISEÑO DE PUENTES
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DISEÑO DE PUENTES
Definición de propiedades del tablero
P á g i n a 48 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Definimos la sección variable del puente
1° Tramo
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DISEÑO DE PUENTES
2° Tramo
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DISEÑO DE PUENTES
3° Tramo
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DISEÑO DE PUENTES
Definición de apoyos
FIJO
MÓVIL
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DISEÑO DE PUENTES
Definición del estribo
P á g i n a 53 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Definición de la pila
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DISEÑO DE PUENTES
DEFINICIÓN DE LAS CARGAS
CARGA MÓVIL
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DISEÑO DE PUENTES
COMBOY
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DISEÑO DE PUENTES
DEFINICIÓN DE LOS VANOS
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DISEÑO DE PUENTES
Cambio de variaciones en cada tramo
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DISEÑO DE PUENTES
ASIGNACIÓN DE LOS APOYOS Y PILAS
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DISEÑO DE PUENTES
PILAS
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DISEÑO DE PUENTES
Designación de tendones en el puente
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DISEÑO DE PUENTES
P á g i n a 62 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Parales barandas
P á g i n a 63 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Barandas
Aceras
P á g i n a 64 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Peatonal
Capa de rodadura
P á g i n a 65 | 111
DISEÑO DE PUENTES
ASIGNACIÓN DE LAS CARGAS ADICIONALES
Parales barandas
Barandas
P á g i n a 66 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Aceras, peatonal y capa de rodadura
CARRILES DE DISEÑO
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DISEÑO DE PUENTES
ASIGNACIÓN DE LA CARGA MÓVIL
P á g i n a 68 | 111
DISEÑO DE PUENTES
ASIGNACIÓN DE LA CARGA MUERTA + CARGA MUERTA ADICIONAL
P á g i n a 69 | 111
DISEÑO DE PUENTES
DEFINICIÓN DE LOS ESTADOS DE CARGA
P á g i n a 70 | 111
DISEÑO DE PUENTES
SELECCIONAMOS LA NORMA QUE SE VA A UTILIZAR
P á g i n a 71 | 111
DISEÑO DE PUENTES
DISEÑO SEGÚN NUESTROS REQUISITOS
P á g i n a 72 | 111
DISEÑO DE PUENTES
CARGA SISMICA
P á g i n a 73 | 111
DISEÑO DE PUENTES
P á g i n a 74 | 111
DISEÑO DE PUENTES
P á g i n a 75 | 111
DISEÑO DE PUENTES
P á g i n a 76 | 111
DISEÑO DE PUENTES
ESTADO LIMITE DE CARGA: EVENTO EXTREMO 1
Esfuerzo
P á g i n a 77 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Corte
Flexión
P á g i n a 78 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Resultado del análisis y diseño
Carga muerta
Carga Postensada
Carga Móvil
P á g i n a 79 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
CORTANTE
Carga muerta
P á g i n a 80 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Carga Postensada
Carga Móvil
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
P á g i n a 81 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
DEFORMACIONES
Carga muerta
Carga Postensada
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Móvil
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
P á g i n a 83 | 111
DISEÑO DE PUENTES
REACCIONES
Carga muerta
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Postensada
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Móvil
P á g i n a 86 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional
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DISEÑO DE PUENTES
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional + Carga Postensada
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DISEÑO DE PUENTES
TABLE: REACCIONES
Joint OutputCase CaseType StepType Fz Fy Fx Mz My Mx
Tonf Tonf Tonf Tonf-m Tonf-m Tonf-m
11
DEAD LinStatic 1820,747 -454,9208 908,2346 -100,5818 -2918,02101 -256,44934
CARGA MOVIL LinMoving Max 217,2215 0,5587 119,1967 2,50011 55,92174 1,13176
CARGA MOVIL LinMoving Min -16,8556 -46,5227 -17,6747 -13,86092 -381,8186 -29,2048
CM+CMA+CPOS Combination 1964,4854 -497,1681 375,3388 -41,56663 -1205,90692 -276,92349
CM+CA Combination 1820,747 -454,9208 908,2346 -100,5818 -2918,02101 -256,44934
13
DEAD LinStatic 40,6455 -9,602E-10 880,4609 1,03E-09 -2740,19592 -2,386E-09
CARGA MOVIL LinMoving Max 2,4142 10,9682 114,6971 1,77418 51,43041 18,45708
CARGA MOVIL LinMoving Min -0,7988 -10,9682 -16,5253 -1,77418 -356,96346 -18,45708
CM+CMA+CPOS Combination 24,5818 -1,448E-08 363,861 2,07E-09 -1132,41859 -2,182E-08
CM+CA Combination 40,6455 -9,602E-10 880,4609 1,03E-09 -2740,19592 -2,386E-09
15
DEAD LinStatic 1820,747 454,9208 908,2346 100,5818 -2918,02101 256,44934
CARGA MOVIL LinMoving Max 217,2215 46,5227 119,1967 13,86092 55,92174 29,2048
CARGA MOVIL LinMoving Min -16,8556 -0,5587 -17,6747 -2,50011 -381,8186 -1,13176
CM+CMA+CPOS Combination 1964,4854 497,1681 375,3388 41,56663 -1205,90692 276,92349
CM+CA Combination 1820,747 454,9208 908,2346 100,5818 -2918,02101 256,44934
23
DEAD LinStatic -84,5952 12,5269 3,646E-15 7,67E-17 1,534E-16 1,25269
CARGA MOVIL LinMoving Max 74,2037 4,2552 0 0 0 0,42735
CARGA MOVIL LinMoving Min -51,9102 -3,8544 0 0 0 -0,38445
CM+CMA+CPOS Combination -217,6531 263,915 -1,899E-14 1,616E-15 3,232E-15 26,3915
CM+CA Combination -84,5952 12,5269 3,646E-15 7,67E-17 1,534E-16 1,25269
24
DEAD LinStatic -84,5952 -12,5269 6,714E-15 -7,67E-17 -1,534E-16 -1,25269
CARGA MOVIL LinMoving Max 74,2037 3,8544 0 0 0 0,38445
CARGA MOVIL LinMoving Min -51,9102 -4,2552 0 0 0 -0,42735
CM+CMA+CPOS Combination -217,6531 -263,915 4,565E-14 -1,616E-15 -3,232E-15 -26,3915
CM+CA Combination -84,5952 -12,5269 6,714E-15 -7,67E-17 -1,534E-16 -1,25269
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DISEÑO DE PUENTES
41
DEAD LinStatic 1811,3278 -453,7722 -908,2346 100,5818 2918,021 -255,09505
CARGA MOVIL LinMoving Max 215,38 0,527 17,9179 14,07675 382,18522 0,94318
CARGA MOVIL LinMoving Min -14,9022 -46,6351 -119,3834 -2,72433 -56,38605 -28,88415
CM+CMA+CPOS Combination 1943,6772 -494,4936 -375,3388 41,56663 1205,90692 -273,93274
CM+CA Combination 1811,3278 -453,7722 -908,2346 100,5818 2918,021 -255,09505
43
DEAD LinStatic 36,9014 2,159E-08 -880,4609 1,303E-08 2740,19592 2,99E-08
CARGA MOVIL LinMoving Max 2,1391 10,3263 16,5253 2,1627 356,96346 17,47635
CARGA MOVIL LinMoving Min -0,7718 -10,3263 -114,6971 -2,1627 -51,43041 -17,47635
CM+CMA+CPOS Combination 16,7162 -2,119E-08 -363,861 -6,557E-10 1132,41859 -2,961E-08
CM+CA Combination 36,9014 2,159E-08 -880,4609 1,303E-08 2740,19592 2,99E-08
45
DEAD LinStatic 1811,3278 453,7722 -908,2346 -100,5818 2918,021 255,09505
CARGA MOVIL LinMoving Max 215,38 46,6351 17,9179 2,72433 382,18522 28,88415
CARGA MOVIL LinMoving Min -14,9022 -0,527 -119,3834 -14,07675 -56,38605 -0,94318
CM+CMA+CPOS Combination 1943,6772 494,4936 -375,3388 -41,56663 1205,90692 273,93274
CM+CA Combination 1811,3278 453,7722 -908,2346 -100,5818 2918,021 255,09505
1583
DEAD LinStatic -79,3497 7,5613 3,933E-15 4,63E-17 9,26E-17 0,75613
CARGA MOVIL LinMoving Max 77,793 5,7227 0 0 0 0,56167
CARGA MOVIL LinMoving Min -52,7968 -1,457 0 0 0 -0,14287
CM+CMA+CPOS Combination -204,2552 205,3993 -1,265E-14 1,258E-15 2,515E-15 20,53993
CM+CA Combination -79,3497 7,5613 3,933E-15 4,63E-17 9,26E-17 0,756131584 DEAD LinStatic -79,3497 -7,5613 5,785E-15 -4,63E-17 -9,26E-17 -0,75613
CARGA MOVIL LinMoving Max 77,793 1,457 0 0 0 0,14287
CARGA MOVIL LinMoving Min -52,7968 -5,7227 0 0 0 -0,56167
CM+CMA+CPOS Combination -204,2552 -205,3993 3,766E-14 -1,258E-15 -2,515E-15 -20,53993
CM+CA Combination -79,3497 -7,5613 5,785E-15 -4,63E-17 -9,26E-17 -0,75613
P á g i n a 90 | 111
DISEÑO DE PUENTES
TABLA:DESPLAZAMIENTOS
Joint OutputCase CaseType StepType Uz Uy Ux Rz Ry Rx
mm mm mm Radians Radians Radians
1 DEAD LinStatic -16,717264 -0,004537 5,773035 -0,000268 -0,001863 -0,000045
P á g i n a 91 | 111
DISEÑO DE PUENTES
1 CARGA MOVIL LinMoving Max 0,44174 0,269856 1,516718 0,000099 0,000494 0,000028
1 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,411549 -0,178101 -1,613156 -0,001896 -0,000569 -0,000123
1 CM+CMA+CPOS Combination 24,243124 0,328345 10,883992 -0,00045 -0,003265 0,000221
1 CM+CA Combination -16,717264 -0,004537 5,773035 -0,000268 -0,001863 -0,000045
2 DEAD LinStatic -16,512039 -0,014128 2,529489 -0,002141 -0,001918 -0,000107
2 CARGA MOVIL LinMoving Max 1,010476 0,260002 1,560995 0,000097 0,004546 0,000021
2 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,416741 -0,177576 -15,991615 -0,00734 -0,005328 -0,000358
2 CM+CMA+CPOS Combination 23,966977 0,452212 7,804371 -0,001979 -0,003009 0,000032
2 CM+CA Combination -16,512039 -0,014128 2,529489 -0,002141 -0,001918 -0,000107
3 DEAD LinStatic -16,517604 -0,013814 5,833759 0,000038 -0,001903 0,000007662
3 CARGA MOVIL LinMoving Max 0,431546 0,178445 1,496756 0,000113 0,000342 0,000019
3 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,378991 -0,172691 -1,144465 -0,000118 -0,000466 -0,000022
3 CM+CMA+CPOS Combination 24,779147 0,24395 10,955194 0,000116 -0,003347 0,000007767
3 CM+CA Combination -16,517604 -0,013814 5,833759 0,000038 -0,001903 0,000007662
4 DEAD LinStatic -16,434218 -0,003338 5,720017 0,000025 -0,00187 0,000018
4 CARGA MOVIL LinMoving Max 0,426023 0,173757 1,461657 0,000176 0,000349 0,000018
4 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,357288 -0,173307 -1,183655 -0,000077 -0,000455 -0,000017
4 CM+CMA+CPOS Combination 25,227893 0,056242 10,620944 0,000089 -0,003241 0,000026
4 CM+CA Combination -16,434218 -0,003338 5,720017 0,000025 -0,00187 0,000018
5 DEAD LinStatic -16,427824 6,524E-11 5,715507 5,005E-15 -0,00185 1,904E-14
5 CARGA MOVIL LinMoving Max 0,425616 0,173481 1,460401 0,00007 0,00034 0,000015
5 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,355794 -0,173481 -1,21301 -0,00007 -0,000441 -0,000015
5 CM+CMA+CPOS Combination 25,270139 -2,089E-10 10,604336 2,224E-14 -0,003163 -3,695E-14
5 CM+CA Combination -16,427824 6,524E-11 5,715507 5,005E-15 -0,00185 1,904E-14
6 DEAD LinStatic -16,434218 0,003338 5,720017 -0,000025 -0,00187 -0,000018
6 CARGA MOVIL LinMoving Max 0,426023 0,173307 1,461657 0,000077 0,000349 0,000017
6 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,357288 -0,173757 -1,183655 -0,000176 -0,000455 -0,000018
6 CM+CMA+CPOS Combination 25,227893 -0,056242 10,620944 -0,000089 -0,003241 -0,000026
P á g i n a 92 | 111
DISEÑO DE PUENTES
6 CM+CA Combination -16,434218 0,003338 5,720017 -0,000025 -0,00187 -0,000018
7 DEAD LinStatic -16,517604 0,013814 5,833759 -0,000038 -0,001903 -0,000007662
7 CARGA MOVIL LinMoving Max 0,431546 0,172691 1,496756 0,000118 0,000342 0,000022
7 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,378991 -0,178445 -1,144465 -0,000113 -0,000466 -0,000019
7 CM+CMA+CPOS Combination 24,779147 -0,24395 10,955194 -0,000116 -0,003347 -0,000007767
7 CM+CA Combination -16,517604 0,013814 5,833759 -0,000038 -0,001903 -0,000007662
8 DEAD LinStatic -16,717264 0,004537 5,773035 0,000268 -0,001863 0,000045
8 CARGA MOVIL LinMoving Max 0,44174 0,178101 1,516718 0,001896 0,000494 0,000123
8 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,411549 -0,269856 -1,613156 -0,000099 -0,000569 -0,000028
8 CM+CMA+CPOS Combination 24,243124 -0,328345 10,883992 0,00045 -0,003265 -0,000221
8 CM+CA Combination -16,717264 0,004537 5,773035 0,000268 -0,001863 0,000045
9 DEAD LinStatic -19,463619 0,066211 -4,460204 -0,002432 -0,011044 0,000788
9 CARGA MOVIL LinMoving Max 0,375156 0,095884 0,046319 0,000034 0,00021 0,000108
9 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,54964 -0,091025 -0,541502 -0,000304 -0,001443 -0,000019
9 CM+CMA+CPOS Combination -8,043572 0,107414 -4,886245 -0,002723 -0,004564 0,000325
9 CM+CA Combination -19,463619 0,066211 -4,460204 -0,002432 -0,011044 0,000788
10 DEAD LinStatic -19,463619 -0,066211 -4,460204 0,002432 -0,011044 -0,000788
10 CARGA MOVIL LinMoving Max 0,375156 0,091025 0,046319 0,000304 0,00021 0,000019
10 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,54964 -0,095884 -0,541502 -0,000034 -0,001443 -0,000108
10 CM+CMA+CPOS Combination -8,043572 -0,107414 -4,886245 0,002723 -0,004564 -0,000325
10 CM+CA Combination -19,463619 -0,066211 -4,460204 0,002432 -0,011044 -0,000788
11 DEAD LinStatic 0 0 0 0 0 0
11 CARGA MOVIL LinMoving Max 0 0 0 0 0 0
11 CARGA MOVIL LinMoving Min 0 0 0 0 0 0
11 CM+CMA+CPOS Combination 0 0 0 0 0 0
11 CM+CA Combination 0 0 0 0 0 0
12 DEAD LinStatic -18,165291 0,095718 -1,52403 -0,001475 -0,010028 0,000691
12 CARGA MOVIL LinMoving Max 0,346927 0,097403 0,014151 0,000024 0,000191 0,000095
P á g i n a 93 | 111
DISEÑO DE PUENTES
12 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,37531 -0,0896 -0,182372 -0,000187 -0,00131 -0,000017
12 CM+CMA+CPOS Combination -7,507023 0,130101 -1,644709 -0,00163 -0,004144 0,000285
12 CM+CA Combination -18,165291 0,095718 -1,52403 -0,001475 -0,010028 0,000691
13 DEAD LinStatic 0 0 0 0 0 0
13 CARGA MOVIL LinMoving Max 0 0 0 0 0 0
13 CARGA MOVIL LinMoving Min 0 0 0 0 0 0
13 CM+CMA+CPOS Combination 0 0 0 0 0 0
13 CM+CA Combination 0 0 0 0 0 0
14 DEAD LinStatic -16,933898 -1,387E-11 -0,029512 6,832E-15 -0,009244 -7,072E-15
14 CARGA MOVIL LinMoving Max 0,31783 0,091336 0,000671 0,000031 0,000173 0,000012
14 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,205968 -0,091336 -0,002027 -0,000031 -0,001204 -0,000012
14 CM+CMA+CPOS Combination -6,998135 -1,011E-10 -0,016026 2,668E-14 -0,00382 -1,421E-14
14 CM+CA Combination -16,933898 -1,387E-11 -0,029512 6,832E-15 -0,009244 -7,072E-15
16 DEAD LinStatic -18,165291 -0,095718 -1,52403 0,001475 -0,010028 -0,000691
16 CARGA MOVIL LinMoving Max 0,346927 0,0896 0,014151 0,000187 0,000191 0,000017
16 CARGA MOVIL LinMoving Min -2,37531 -0,097403 -0,182372 -0,000024 -0,00131 -0,000095
16 CM+CMA+CPOS Combination -7,507023 -0,130101 -1,644709 0,00163 -0,004144 -0,000285
16 CM+CA Combination -18,165291 -0,095718 -1,52403 0,001475 -0,010028 -0,000691
P á g i n a 94 | 111
DISEÑO DE PUENTES
Conclusiones y recomendaciones
Conclusiones
Se debe señalar que un diseño de puentes que garantice un correcto funcionamiento necesita el estudio de diversos campos como hidrología, hidráulica, topografía, geología, estudio de tránsito, sismo, etc. Muchas veces, la incertidumbre en estos campos de estudio influye negativamente en el impacto psicológico de la población.
El puente con vigas tipo cajón es el más óptimo al momento de vencer grandes luces ya trabajan de mejor manera, de igual forma como tiene mayor longitud para la colocación de los tendones de postensado, los cuales le dan mayor resistencia.
Pudimos analizar que los diafragmas mejoraron el diseño de la estructura aumentando su resistencia al cortante.
Mediante el aumento de torones y de tendones en el puente observamos que las deformaciones disminuyeron notablemente obteniendo como resultado mejor desempeño en el requerimiento de diseño a flexión.
Recomendaciones
Es necesario tomar muy en cuenta los diferentes factores mencionados anteriormente para seleccionar el tipo de puente necesario que cumpla con los parámetros requeridos para un comportamiento óptimo del mismo.
Se define las propiedades de los materiales estará dado principalmente por un análisis geológico y topográfico de la zona donde se pretende construir junto con sus factores ambientales, en base a un estudio de ensayos de materiales donde se analizará su módulo de elasticidad, su resistencia al compresión y su tendencia a la dilatación, siendo elegidos para contribuir con la resistencia del puente a compresión, flexión y tracción.
Se debe seleccionar correctamente los factores de carga y combinaciones de carga con los cuales se realizara los requerimientos de análisis y realizar la optimazacion de la mejor manera; con las condiciones que presenta el puente, obtenidos de los estudios premilinares
Es de suma importancia realizar el ciclo de diseño (análisis – diseño – optimización) mediante la utilización de la norma NEC 2015 y AASHTO LRFD 2007 y alcanzar un puente que cumpla y satisfaga las necesidades requeridas.
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DISEÑO DE PUENTES
ANEXOS
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DISEÑO DE PUENTES
CARRILES
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DISEÑO DE PUENTES
POSTES
PASAMANOS
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DISEÑO DE PUENTES
ACERAS
PEATONAL
CAPA DE RODADURA
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DISEÑO DE PUENTES
CÁLCULO DEL CORTANTE BASAL
DATOS DE INGRESO DE PARÁMETROS SÍMICOSZona Sísmica (Z) III (NEC 2.5.2)Importancia (I) OTRAS ESTRUCTURAS (NEC 2.6.4)Perfil del Suelo B (NEC 2.5.4.5)
Respuesta Estructural ( R) 2 (NEC 2.7.2.3.1)Configuración Elevación ØE 1 (NEC 2.6.8)Configuración Planta ØP 1 (NEC 2.6.8)Ct y α Para pórticos espaciales de hormigón armado sin muros estructurales ni diagonales rigidizadoras (NEC 2.7.2.2.1)Región Oriente (NEC 2.5.5.1)
FORMULAS:
6.3.2.Cortante basal de diseño
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V ¿ ISaR ØpØe W
DISEÑO DE PUENTES
CONSIDERANDO LA UBICACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN SE TOMARÁ:
VALOR DE Z
Z=0,30
I= Coeficiente de importancia; Sección [4.1]
IMPORTANCIA (I)ESENCIALES 1,5ESPECIALES 1,3
OTRAS ESTRUCTURAS 1,0
I=1
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ZONA SÍSMICA (Z)I 0,15 1II 0,25 2III 0,30 3IV 0,35 4V 0,40 5VI 0,50 6
DISEÑO DE PUENTES
R= Factor de reducción de resistencia sísmica; Sección [6.3.4]
RESPUESTA ESTRUCTURAL ( R) Sistemas Estructurales Dúctiles
Sistemas Duales
Pórticos espaciales sismo-resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas, con muros estructurales de hormigón armado o con diagonales rigidizadoras, sean de hormigón o acero laminado en caliente.
8
Pórticos de acero laminado en caliente con diagonales rigidizadoras (excéntricas concéntricas) o con muros estructurales de hormigón armado. 8
Pórticos con columnas de hormigón armado y vigas de acero laminado en caliente con diagonales rigidizadoras (excéntricas o concéntricas). 8
Pórticos espaciales sismo-resistentes, de hormigón armado con vigas banda, con muros estructurales de hormigón armado o con diagonales rigidizadoras. 7
Pórticos resistentes a momentos
Pórticos espaciales sismo-resistentes, de hormigón armado con vigas descolgadas 8
Pórticos espaciales sismo-resistentes, de acero laminado en caliente o con elementos armados de placas. 8
Pórticos con columnas de hormigón armado y vigas de acero laminado en caliente. 8
Otros sistemas estructurales para edificacionesSistemas de muros estructurales dúctiles de hormigón armado. 5
Pórticos espaciales sismo-resistentes de hormigón armado con vigas banda. 5
Sistemas Estructurales de Ductilidad LimitadaPórticos resistentes a momentoHormigón Armado con secciones de dimensión menor a la especificada en el capítulo 4, limitados a 2 pisos. 3
Estructuras de acero conformado en frío, aluminio, madera, limitados a 2 pisos 3
Mampostería no reforzada, limitada a un piso 1
Mampostería reforzada, limitada a 2 pisos 3
Mampostería confinada, limitada a 2 pisos 3
Muros de hormigón armado, limitados a 4 pisos 3Para otras estructuras que no se mencionan anteriormente 2
R=2
ØP y ØE= Coeficientes de configuración en planta y elevación; Sección [5.3]
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DISEÑO DE PUENTES
Configuración Planta ØpTipo 1 - Irregularidad torsional 0,9Tipo 2 - Retrocesos excesivos en las esquinas 0,9Tipo 3 -Discontinuidades en el sistema de piso 0,9Tipo 4 - Ejes estructurales no paralelos 0,9SIN IRREGULARIDADES 1
Configuración Elevación ØETipo 1 - Piso flexible 0,9Tipo 2 - Distribución de masa 0,9Tipo 3 - Irregularidad geométrica 0,9SIN IRREGULARIDADES 1
V=0,39W
COEFICIENTE DEL CORTANTE BASAL
C=0,39
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DISEÑO DE PUENTES
Tabla 2.5 Tipo de suelo y Factores de sitio Fa
Fa= Coeficiente de amplificación del espectro de respuesta elástico de aceleraciones.
Tipo de perfil de suelo
Zona sísmica I II III IV V VI
valor Z (aceleración esperada en roca, g) 0,15 0,25 0,3 0,35 0,4 ≥ 0.5
A 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9B 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0C 1,4 1,3 1,25 1,23 1,2 1,18D 1,6 1,4 1,3 1,25 1,2 1,12E 1,8 1,4 1,25 1,1 1,0 0,85F ver nota ver nota ver nota ver nota ver nota ver nota
Tabla 2.5 Tipo de suelo y Factores de sitio Fd
Fd= Coef. de amplificación del espectro de respuesta elástico de desplazamientos.
Tipo de perfil de suelo
Zona sísmica I II III IV V VI
valor Z (aceleración esperada en roca, g) 0,15 0,25 0,3 0,35 0,4 ≥ 0.5
A 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9B 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0C 1,36 1,28 1,19 1,15 1,11 1,06D 1,62 1,45 1,36 1,28 1,19 1,11E 2,1 1,75 1,7 1,65 1,6 1,5
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DISEÑO DE PUENTES
F ver nota ver nota ver nota ver nota ver nota ver nota
Tabla 2.5 Tipo de suelo y Factores del comportamiento inelástico del subsuelo Fs
Fs= Coef. del comportamiento no lineal del suelo.
Tipo de perfil de suelo
Zona sísmica I II III IV V VI
valor Z (aceleración esperada en roca, g) 0,15 0,25 0,3 0,35 0,4 ≥ 0.5
A 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75B 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75C 0,85 0,94 1,02 1,06 1,11 1,23D 1,02 1,06 1,11 1,19 1,28 1,4E 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2F ver nota ver nota ver nota ver nota ver nota ver nota
ZONA 3Fa= 1Fd= 1Fs= 0,75
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DISEÑO DE PUENTES
6.3.3.Determinación del período de vibración
hn=3,58m
TIPO DE ESTRUCTURA Ct α
Estructuras de acero sin arriostramiento. 0,072 0,80
Estructuras de acero con arriostramiento. 0,073 0,75
Para pórticos espaciales de hormigón armado sin muros estructurales ni diagonales rigidizadoras. 0,055 0,90
Para pórticos espaciales de hormigón armado con muros estructurales diagonales rigidizadoras y para otras estructuras basadas en muros estructurales y mampostería estructural.
0,055 0,75
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T ¿Cthnα
Sa ¿n Z Fa 0 ≤T ≤Tc
Sa ¿n Z Fa (TcT )r
T ≥ Tc
REGIÓN nCosta (Excepto Esmeraldas) 1,8
Sierra, Esmeraldas y Galápagos 2,48
Oriente 2,6
DISEÑO DE PUENTES
RESULTADOS:
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0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.500.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
ESPECTRO DE RESPUESTA ELÁSTICO
T (seg)
Sa (
m/s
eg2)
VALOR DE rA 1B 1C 1D 1E 1,5
Z= 0,3I= 1hn= 3,58 mCt= 0,055α= 0,90T= 0,173 segTc= 0,413 segn= 2,60r= 1Sa= 0,78 m/seg2
V= 0,390
ESPECTRO DE RESPUESTA ELÁSTICO
T(seg) Sa0,10 0,78000,15 0,78000,20 0,78000,25 0,78000,30 0,78000,35 0,78000,40 0,78000,45 0,71500,50 0,64350,55 0,58500,60 0,53630,65 0,49500,70 0,45960,75 0,42900,80 0,40220,85 0,37850,90 0,35750,95 0,33871,00 0,32181,05 0,30641,10 0,29251,15 0,27981,20 0,26811,25 0,25741,30 0,24751,35 0,23831,40 0,22981,45 0,22191,50 0,21451,55 0,20761,60 0,20111,65 0,19501,70 0,18931,75 0,18391,80 0,17881,85 0,17391,90 0,16931,95 0,16502,00 0,16092,05 0,15702,10 0,15322,15 0,14972,20 0,14632,25 0,14302,30 0,13992,35 0,13692,40 0,13412,45 0,13132,50 0,12872,55 0,12622,60 0,12382,65 0,1214
DISEÑO DE PUENTES
P á g i n a 108 | 111
0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.500.00
0.10
0.20
0.30
0.40
0.50
0.60
0.70
0.80
0.90
ESPECTRO DE RESPUESTA ELÁSTICO
T (seg)
Sa (
m/s
eg2)
DISEÑO DE PUENTES
ESQUEMATIZACIÓN DE LA ESTRUCTURA EN PLANTA Y ELEVACIÓN
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DISEÑO DE PUENTES
Contenido1. INTRODUCCIÓN..............................................................................................................1
LOCALIZACIÓN..........................................................................................................1
LUZ Y TIPO DE ESTRUCTURA................................................................................1
CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL PROYECTO........................................................................2
DESCRIPCIÓN DE LA CUENCA...............................................................................................3
CARACTERÍSTICAS DEL PUENTE...........................................................................................3
CRITERIOS QUE RIGEN EL DISEÑO DE LA OBRA........................................................................3
2. GENERACIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO.........................................................5
2.1. CARACTERÍSTICAS DE LOS MATERIALES.....................................................5
2.1.1. PROPIEDADES DE LOS MATERIALES...........................................................5
MATERIALES DE LOS TENDONES........................................................................................6
2.2. PROPIEDADES DE LAS SECCIONES...................................................................7
SUPERESTRUCTURA..............................................................................................7
SUBESTRUCTURA...................................................................................................8
2.3. CARGAS...................................................................................................................10
CARGAS PERMANENTES.....................................................................................................10
SOBRECARGAS VIVAS.........................................................................................................10
CARGAS SÍSMICAS..............................................................................................................11
CARGA DE VIENTO: WL y WS..............................................................................................12
3. ANÁLISIS DE LA ESTRUCTURA DEL PUENTE......................................................13
Evento Extremo 1...............................................................................................................15
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional............................................................................18
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional............................................................................20
Carga Muerta + Carga Muerta Adicional............................................................................23
4. CICLO DE DISEÑO ( ANÁLISIS – DISEÑO – OPTIMIZACIÓN )..........................24
5. MEMORIA DE CÁLCULO DEL DISEÑO...................................................................37
Introducción...........................................................................................................................37
Justificación...........................................................................................................................37
Datos de entrada....................................................................................................................37
Fundamentos de la modelación.............................................................................................40
MATERIALES DE LOS TENDONES......................................................................................42
Descripción de la modelación................................................................................................43
DISEÑO DE PUENTES
Resultado del análisis y diseño...............................................................................................79
Conclusiones y recomendaciones..........................................................................................94
ANEXOS......................................................................................................................................95
CÁLCULO DEL CORTANTE BASAL........................................................................................99
ESQUEMATIZACIÓN DE LA ESTRUCTURA EN PLANTA Y ELEVACIÓN.....................................109