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El diseño de un puente tipo losa de 12 metros, desarrollado en la universidad nacional de huancavelica, en la facultad de ingeniería civil. El documento detalla el cálculo del peso, momentos flexores, ancho de franja, cálculo del acero y la separación de armadura, entre otros aspectos relevantes para el diseño del puente.
Tipo: Monografías, Ensayos
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DOCENTE: ING. MEDINA CHAMPE, Dedicación Miguel
Lircay – Perú
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Tablero: Está formado por la losa de concreto, enmaderado o piso metálico, el mismo
descansa sobre las vigas principales en forma directa o a través de largueros y viguetas
transversales, siendo el elemento que soporta directamente la carga viva.
Vereda: Espacio por donde transitan las personas para el paso al otro lado del puente.
Baranda: Elemento que bordea toda la sección longitudinal del puente para evitar caídas
de los peatones y/o vehículos.
Estribo: Son los apoyos extremos del puente, que transfieren la carga de éste al terreno y
que sirven además para sostener el relleno de los accesos al puente.
Asfalto: Material bituminoso compuesta de fibras de refuerzo, pigmentos minerales y
rellenos inertes aglutinado con asfalta y se utilizan sobre contrapisos firmes.
Superestructura: Sistema estructural conformado por el tablero, barandas, veredas, vigas,
cables y arcos.
Subestructura: Conformado por los elementos estructurales como: estribos y pilares, que
se encargan de soportar las cargas transmitidas por la superestructura y fuerzas causadas
por el suelo.
Capacidad Portante: Es la capacidad máxima que puede soportar un suelo respecto a una
carga.
Concreto: Material que está compuesto por cemento, arena, agregado y agua, todos los
anteriores batidos según lo que indica el RNE.
Punta: Es un elemento que forma parte del estribo que está ubicado en la parte inferior
delantera.
Talón: Es un elemento parte del estribo que está ubicado en la parte posterior – inferior.
Tándem: Vehículo que está conformado por dos ejes acoplados al vehículo. Losas de
Transición: Las losas de transición tendrán un espesor mínimo de 0.20m y una longitud
límite justificado dentro de la geometría del puente y los accesos. Estarán ligadas a la
estructura o al estribo mediante articulaciones de concreto, sin conectores, y apoyadas en
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
el terraplén de acero. Las características del terraplén en las inmediaciones de las losas de
transición deberán ser indicadas en el apoyo.
tmin =
tmin =
= 0. 6 m
OPTAR: tmin = 0. 60 m
2: DISEÑO DE FRNAJA INTERIOR (m de ancho)
2.1 Momento de flexión por Cargas:
Wlosa = t ∗ 1m ∗ 2. 4
tn
m
= 1. 44 Tn/m
Mdc = Wlosa ∗
2
= 25. 92 Tn ∗ m
Wasf = 0. 05 ∗ 1m ∗ 2. 25
tn
m
= 0. 11 Tn/m
Mdw = Wasf ∗
2
= 1. 98 Tn ∗ m
CARGA VEHICULAR (LL+IM) (Teorema de Barré)
Camión de diseño
z = (4P ∗
e = 4. 27 − z = 1. 42 m
L − e
= 5. 29 m
Ra =
L − X − e
= 15. 32 Tn
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Verificar
E2 = 3. 30 m <=
S
NL
= 4. 2 m……………………ok!!!
Entonces
E2 = 3. 30 m
El ancho de Faja Critico es:
E2 = 3. 30 m (m=1)
M_LL + IM = M(LL + IM)/E = 27. 21 Tn ∗ m/m
Resumen de Mementos Flectores y Criterios LRFD aplicables.
Momentos por cargas de (franja interior)
CARGA M(Tn*m) RESISTENCIA SERVICIO FATIGA
Con E = 3. 30 m
Franja Interior
E borde = 0. 4 +
ó 1. 80 m
E borde = 1 .512m
3.2 MOMENTOS DE FLEXION POR CARGAS (FRANJA DE 1.0 m de ancho)
Carga Muerta (DC):
Wlosa = t ∗ 1m ∗ 2. 4
tn
m
= 1. 56 Tn/m
El peso de la barrera se asume distribuido en E borde
Wbarrera = 1. 1
Tn
E borde
= 0. 83 Tn/m
Wdc = Wlosa + W barrera = 2. 49 Tn/m
Mdc = Wasf ∗
2
= 35. 06 Tn ∗ m
Carga por superficie de rodadura (DW)
Wasf = Wasf ∗
E borde − 0. 4
E borde
= 0. 083 Tn/m
Mdw = Wasf ∗
2
= 1. 25 Tn ∗ m
Carga viva (LL)
Para una porción de:
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
L
L + IM = ( 0. 5 ∗ Mc1 ∗ 1. 33 ) + MDC ∗ (
E bord − 0. 4
M_LL + IM = 28. 03 Tn ∗ m
Resumen de Momentos Flectores y Criterios LRFD aplicables
Momentos positivos por cargas (franja de borde)
CARGA M(Tn*m) RESISTENCIA SERVICIO FATIGA
3.3. Cálculo de del acero
Para el Estado Limite de resistencia I (n=nindnr=1)
Mu = n[ 1. 25 ∗ Mdc + 1 .5Mdw + 1. 75 ∗ M
LL
Mu = 77. 4 Tn ∗ m
As principal al trafico
Utilizando Barras N° 8 y recubrimiento de r=2.5 cm
∅b
= 3. 77 cm
b = 100 cm
2
− d ∗ a + Mu/(∗ fc ∗ b ∗ 0. 83 ) = 0
Resolviendo la ecuación cuadrática nos queda:
a=6.84 cm
As =
Mu
d − 0. 5 ∗ a
= 38. 77 cm
2
Separación ∶ s =
Abarra
As
= 13 cm
usar 1#8 @13 cm
Para fc = 280 kg/cm2 tenemos un β = 0. 85
Ahora como c = a/ β = 8. 05 cm
d/c − 1
∅ = 1. 55 > 0. 90 entonces ∅ = 0. 90
As minimo
La cantidad de acero proporcionado debe resistir el menor valor de Mcr y 1.33Mu
a)Mcr = 1 .1fr ∗ S
fr = 2. 01 ∗ √fc = 33. 63 kg/cm
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Ms = n[ 1 ∗ Mdc + 1 ∗ Mdw + 1 ∗ M_LL + IM]
Ms = 50. 69 Tn ∗ m/m
Para un ancho tributario de 0. 13 m
Ms = 6. 59 Tn ∗ m
Ubicación del eje neutro:
Es = 2040000kg/cm
Ec = 15300ast
fc
Ec = 256017. 97 kg/cm^ 2
n = Es/Ec = 8
dc = 2. 5 + 2. 5 / 2 = 3. 77 cm
Ast = n ∗ Abarra = 40. 54 cm
Momentos respecto del eje neutro paradeterminar y:
y = 15. 87 cm
El brazo jd entre las cargas es:
Jd = d − y/ 3 = 50. 94 cm
Luego, el esfuerzo del acero es:
Fss = Ms/
jd ∗ As
= 2553 .16kg/cm
Entonces fss = 2520 kg/cm
Separación máxima de la armadura (refuerzo principal):
Smax = 125000 ∗ ϒe/(βs ∗ fss) − 2dc
Βs = 1 + dc/( 0. 7 ∗ (t − dc)) = 1. 1
ϒe = 1 (condición de exposición clase I)
Smax = 37. 61 cm > 13 cm ok!!!
Para el estado limite de resistencia I (n = nd ∗ ni ∗ nr = 1 )
Mu = n[ 1. 25 ∗ Mdc + 1 .5Mdw + 1. 75 ∗ M LL
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Mu = 94. 29 Tn ∗ m
As Principal paralelo al trafico.
Utilizando principal al trafico
Utilizando barras # 8 y recubrimiento de r = 2. 5 cm
Z = 2. 5 + φb/ 2 = 3. 77 cm
d = t − z = 56. 23 cm
b = 100 cm
2
− d ∗ a + Mu/(∗ fc ∗ b ∗ 0. 85 ) = 0
Resolviendo la ecuación cuadrática nos queda:
a = 8. 47 cm
As =
Mu
d − 0. 5 ∗ a
= 47 .97cm
2
Separación ∶ s =
Abarra
As
= 10 cm
Usar 1#8 @10 cm
Para fc = 280 kg/cm2 tenemos un β = 0. 85
Ahora como c = a/ β = 9. 96 cm
d/c − 1
∅ = 1. 35 > 0. 90 entonces ∅ = 0. 90
As minimo
La cantidad de acero proporcionado debe resistir el menor valor de Mcr y 1 .33Mu
a)Mcr = 1 .1fr ∗ S
fr = 2. 01 ∗
fc = 33. 63 kg/cm
S = b ∗ t
2
/ 6 = 60000cm
(donde b = 100 cm y t = 60 cm)
Mcr = 22. 2 Tn ∗ m
b) 1. 33 ∗ Mu = 125. 4 Tn ∗ m
As de distribución
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Fss = 2508. 07 kg/cm2 < 0. 6 fy = 2520kg/cm
Smax = 125000 ∗ ϒe/(βs ∗ fss) − 2dc
Βs = 1 + dc/( 0. 7 ∗ (t − dc)) = 1. 1
ϒe = 1 (condición de exposición clase I)
Smax = 37. 83 cm > 10 cm ok!!!
Se calcula con un camion de diseño en una via, no se aplica el factor de
presencia multiple y se considera factor de impacto: IM = 15%
Z = 4P ∗ ( 4. 27 )/R = 3. 42 m
e = 4. 27 − z = 0. 85 m
L − e
= 5. 07 m
Ra = R ∗
L − X − e
= 8. 37 m
MX = Ra ∗ X = 42. 46 Tn ∗ m
MLL + IM = 1. 15 ∗ MX = 48. 83 Tn ∗ m
Mfat = 1. 75 ∗ MLL + IM = 85. 46 Tn ∗ m
Considerandi el anchi efectivo para una
sola via cargada E = 4. 29 m
Mafat = Mfat/E = 19. 93 Tn ∗ m
Sección Fisurada
Ftracc = 0. 8 ∗ (fc) = 13. 39 kg/cm
ffat = Mdc + Mdw + Mfat = 43. 41 Tn ∗ m
ffat = Mfat/S = 72. 36 kg/cm
Ffat = 72. 36 > 13. 39 se usara la sección
agrietada.
Verificación de esfuerzos (franja interior)
Esfuerzo en el refuerzo debido a la carga viva
As = #8@0. 13 = 38. 77 cm2/m
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Jd = d − y/ 3 = 50. 94 cm
fll = Mfast/
As ∗ jd
fll = 1009. 31 kg/cm
Esfuerzo en el refuerzo debido a la carga
Permanente:
fdl = (Mdc + Mdw)/(As ∗ jd) = 1189 kg/cm
Rango máximo de esfuerzo
fmin = fdl = 1189 kg/cm
El esfuerzo maximo es:
fmax = fdl + fll = 2198. 31 kg/cm
El rango máximo de esfuerzos es
f = f max − fmin = 1009. 31 kg/cm
El rango limite es
f limite = 1828 − 0. 36 ∗ fmin
flimite = 1391. 64 kg/cm
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
simplemente apoyados por carga HL-93” proporcionado por el ing. Serquén, ya que
facilitaría los cálculos.
construcción, de conservación y de reparación, puesto que cada caso es diferente, y
así innovar nuevos procesos constructivos y la implementación y uso de nuevos
materiales y equipos que hagan más eficientes los trabajos para poder solucionar
este tipo de problemática que va creciendo día a día en el país.
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
Perú 2018, obtenido de:
https://portal.mtc.gob.pe/transportes/caminos/normas_carreteras/manuales.ht
ml
Edición, 2019
