DISEO ESTRUCTURAL DE MI PUENTE

DISEO DE ESTRIBOS DE MI PUENTE (sub-estructura)

CERNA HUYANACAQUI REYNALDO Datos tcnicos: ANGULO DE FRICCION INTERNA PESO ESPECIFICO DEL TERRENO COEFICIENTE DE FRICCION CAPACIDAD PORTANTE DEL TERRENO DENSIDAD CONCRETO CICLOPEO SOBRECARGA S/C TALUD DEL TERRENO NATURAL = w= f= Ct = 45 1.6 0.4 0.200 2.3 1 1 10 0.62 0.4 4.3 m m m Tn/m3 Tn/m2 Tn/m3 Tn/m2 DATOS GENERALES A CAMBIAR EN COLOR DATOS ASUMIDOS A CAMBIAR EN COLOR NOTA: Todas las unidades deben estar en : Metros y Toneladas

talud

CAJUELA DE APOYO ALTURA DE CAJUELA ALTURA TOTAL DEL ESTRIBO

c A 0.62 z 0.4 h' A

TALUD ADOPTADO

10

<=>

10 h h'' 1 4.30 = H

B v2 C B' B x y v1 t

PREDIMENSIONAMIENTO:
B' = 0,3 x h pero h= B' = H-t = 1.14 m Por recomendacin asumimos t = 3.80 m 0.50 m

hallando " x" " y" " z "

como Por relaciones como Luego: Luego: y = B' - x = z=y-c= 3.40 10 es a es a x 1 x= 0.34 m 3.40 m

0.80 m 0.18 m

hallando " v1 " y " v2 " por recomendacin asumiendo V1 = 0.20 m entonces 2.50 1.5 OK

V2 = Luego: B = B' + V1 + V2 = 1.54 m

0.20 m entonces

2.50

1.5

OK

GRFICA
0.62 A (PREDIMENSIONADO) 0.18 0.40 A

Pgina 1

3.40

3.80 4.30

B 0.20 C 1.14 1.54 0.34 0.80 0.20 0.50

Pgina 2

EVALUACIN DE LA ESTABILIDAD DEL MURO POR SECCIONAMIENTO:

A (PREDIMENSIONADO) 0.62 0.18 0.40 A

3.40

3.80 4.30

B 0.20 0.34 C 1.14 1.54 0.80 0.50 0.20

ANALISIS DE LA SECCION A-A

( h= ( b=

0.40 ) 0.18 )

( (

S/C = w=

1 Tn/m2 1.6 Tn/m3

) ) (

( =

45 2.3

) Tn/m3 )

0.18

Ev Ea

* angulo de inclinacion del terreno natural sobre la horizontal

por encima del borde superior del estribo = 0

0.40 A
R

C.G 0,4m P1

P1
R

Eh dh A

donde:

0.172

y Luego: Ea= 0.091 ton

0.625

0.00 ton 0.091 ton

(componete de Ea en el eje vertical) (componete de Ea en el eje horizontal)

Clculo de " dh " distancia vertical desde el punto de aplicacin de Ea al eje A-A
0.184 m

Pgina 3

FUERZAS VERTICALES ACTUANTES pi(tn) 0.166 0.000 0.166 xi(m) 0.09 0.18 Mi 0.015 0 0.015

P1 Ev P.Tot, CHEQUEO AL VOLTEO

0.89

<

NO CUMPLE

CHEQUEO AL DESLIZAMIENTO

0.4 )

coeficiente de friccion rozamiento

0.73

<

NO CUMPLE

CHEQUEO POR LA EXCENTRICIDAD

0.10 m

Luego: Entonces Xr =

donde: -0.011 m

r = centro de gravedad en la horizontal 0.09 m

0.110

>

0.030

NO CUMPLE

donde:

NOTA:
COMO HAY FALLAS AL MOMENTO DEL ANLISIS ENTONCES ASUMIMOS QUE B' = B =
(DIMENSIONADO FINAL) A 0.62 0.58 0.40 A

1.54 m

3.40

3.80 4.30

B 0.20 0.34 C 1.54 1.94 1.20 0.50 0.20

ANALISIS DE LA SECCION A-A

( h= ( b=

0.40 ) 0.58 )

( (

S/C = w=

1 Tn/m2 1.6 Tn/m3

) ) (

(=

45 2.3

) Tn/m3 )

0.58

Ev Ea

Pgina 4

0.40 A
R

C.G 0,4m R P1

P1

Eh dh A

donde:

0.172

y Luego: Ea= 0.091 ton

0.625

Ev= Eh= Clculo de " dh "

0.000 ton 0.091 ton

(componete de Ea en el eje vertical)

* angulo de inclinacion del terreno natural sobre la horizontal

(componete de Ea en el eje horizontal) por encima del borde superior del estribo = distancia vertical desde el punto de aplicacin de Ea al eje A-A 0

0.184 m

FUERZAS VERTICALES ACTUANTES pi(tn) 0.534 0.000 0.534 xi(m) 0.29 0.58 Mi 0.154744 0 0.154744

P1 Ev P.Tot, CHEQUEO AL VOLTEO

Pgina 5

9.29

>

OK no voltea !

CHEQUEO AL DESLIZAMIENTO

0.4 )

coeficiente de friccion rozamiento

2.36

>

OK no desliza !

CHEQUEO POR LA EXCENTRICIDAD

0.031 m

Luego: Entonces Xr =

donde: 0.259 m

r = centro de gravedad en la horizontal

0.29 m

0.031

<

0.097

OK cae en el tercio medio la proyeccion de la resultante !

donde:

ANALISIS DE LA SECCION B-B

h= b=

3.80 1.54

s/c = w=

1 1.6

45 2.3

= 0

ESTRIBO SIN LOSA Y RELLENO CON SOBRECARGA

donde: Ea= 2.63 ton y Ev= Eh= 0.00 ton 2.63 ton 0.625

0.172

1.42 m

FUERZAS VERTICALES ACTUANTES 0.62 P1 P2 P3 Ev Tot, pi(tn) 5.0692 4.8484 1.329 0.000 11.25 xi(m) 1.250 0.650 0.227 1.540 Mi 6.3365 3.1515 0.30133067 0.000 9.7893 3.80 CHEQUEO AL VOLTEO 3.40 P3 2.61 > 2 OK no voltea! B
B

0.58

P1

Ev Ea

R
P2

Eh

dh B 0.34 1.54

CHEQUEO AL DESLIZAMIENTO

0.4

1.71

<

NO CUMPLE

CHEQUE POR LA EXENTRICIDAD

0.333 m

Luego: Xr = Entonces: 0.233 < 0.537 m

donde:

r = centro de gravedad en la horizontal

0.870 m

0.26

OK cae en el tercio !

donde:

clculo de la tensiones sobre la zapata en anlisis:

""

0.148 Tn/m2

donde

centro de gravedad en el eje x 0.870 m

-0.002 Tn/m2

ANALISIS DE LA SECCION C-C

P1 Ev 4.30 3.80 3.40 P3 dh

P1
C.G P2

Ea

Eh
P5

H= 0.50 C
B

0,76m P4
R

C 0.54 1.16 1.74 1.94 b/2 Xr a S

Pgina 6

ESTRIBO SIN PUENTE Y CON RELLENO SOBRECARGADO

h= b=

4.30 1.94

s/c = w=

1 1.6

= 45 2.3

donde:

0.172

y Entonces: Ea= Ev= Eh= 3.276 ton 0.00 ton 3.276 ton 0.625 m

1.73 m

Pgina 7

DISEO DE LOSA DE MI PUENTE (super-estruc

DATOS TCNICOS:

Mtodo de diseo: Mtodo Elstico

Capacidad portante del terreno Angulo de friccin interna Ct = = 0.25 45 kg/cm2

Tren de cargas: Volumen de transito: Nmero de vas: Ancho de calzada: Ancho de vereda: Ancho de puente: Longitud del tablero: Ancho de cajuela: Luz de clculo de viga: Ancho de viga: Espesor de viga: Luz de clculo de losa: Espesor de losa: Resistencia del concreto en vigas y losa: Resistencias maximo del acero:

HS Hasta

25 400 2 6 0.7 7.5 30 0.8 30 0.85 1.7 3.80 0.25 210 4200

veh/dia m m m m m m m m m m kg/cm2 kg/cm2

0.70

0.05

6.00

0.05

0.85 1.00

3.80 7.50

0.85 1.00

MEMORIA DE CLCULO
1.- DISEO DE LOSA
A) PREDIMENSIONAMIENTO: donde : e = espesor

S=Luz de clculo de losa = e= se toma e = 0.19 m 0.20 (redondeando al mayor al mayor)

3.80

NOTA: pero con un espesor de los de 0,20 no soporta e por lo que se adopta por un e =

B) METRADO DE CARGAS: peso propio asfalto carga muerta 480 100 580 kg/m kg/m kg/m

C) DETERMINACIN DE " E " para S > 2 m E= como. 2.645 m 4.27 m donde : E = ancho efectivo de diseo S=Luz de clculo de losa =

entonces

>

OK !

D) DETERMINACIN DEL COEFICIENTE DE IMPACTO

"I"
S = 3.80

donde: L = longitud de la luz de clculo = I= se toma I = 0,30 0.36 debe cumplir 0.30

E) CLCULO DE MOMENTOS FLECTORES

MOMENTOS POSITIVOS: donde = carga muerta = S=Luz de clculo de losa=

para cargas muertas:

837.52 kg/m

para 2 bandas de circulacion TS - 25 10 peso del camin 25 Tn 2.5

CAMIN

0.60

1.80

1.20 W = ancho efectivo de la calzada

para sobrecarga vehicular

3146

luego:

3983 kg . m

MOMENTOS NEGATIVOS 1992 kg . m

F) CLCULO DE MOMENTOS EN VOLADIZO P 0.70 0.15 0.25 0.05 0,30 x

0.4

0.60

0.85 METRADO DE CARGAS EN LA VEREDA: peso propio piso terminado peso de baranda 360 100 45 kg/m kg/m kg/m

505

kg/m

S/C peatonal S/C baranda sobre la vereda

400 150

kg/m kg/m

550

kg/m

LUEGO 1055 kg/m

METRADO DE CARGAS EN LA CALZADA

peso propio asfalto

600 100 700

kg/m kg/m kg/m

DISTRIBUCIN DE LA CARGA REPARTIDA EN EL VOLADIZO 1055 kg/m 700 kg/m

d1 =

0.75

d2 =

0.68

calculamos el momento que ser negativo ( - )

entonces:

1022.09

donde:

pero: y por lo tanto: y

3963.27 kg.m entonces:

G) VERIFICACIN DEL ESPESOR DE LA LOSA momento admisible [Mr] donde: k = constante que depende de F'c y Fy b = cajuela d = peralte de la losa = 80

para:

210 4200

kg/cm2 K= kg/cm2 12.5

tambin:

21 cm

donde:

luego:

4410 kg.m

comparando con el

3983 kg.m

>

OK no necesita acero en compresin

H) DISEO DEL ACERO donde:

pero: b traccin donde: d

compresin entonces K=

luego: 0.9231 por lo tanto:

9.78 cm2

<>

5/8

espaciamiento:

16.18 cm

4.89 cm2

<>

1/2

espaciamiento:

20.71 cm

Sabiendo que Smax = 3 ( e ) =

75 cm

ARMADURA DE REPARTICIN donde: S=luz de clculo de losa =

entonces:

0.282

como: 0.282

luego: pero 9.78 cm2

2.76

cm2

<>

1/4

espaciamiento:

9.18

6.753

cm2

<>

3/8

espaciamiento:

8.4

Sabiendo que Smax = 3 ( e ) =

75 cm

Luego: 5.04 cm2 donde: b= d=

5.04 cm2

<>

1/2

espaciamiento:

2.- DISEO DE VIGAS

A) PREDIMENSIONAMIENTO donde: 2.0 m h= altura de losa de la viga L= luz de clculo de viga = 30

S' = luz de clculo de losa (seccion transversal) =

0.85 m

viga principal 30 b= 2.00

NOTA: el resultados de h y b coiciden con lo quiere decir que se tomo una correcta recomienda hacer este diseo al comie

h=

0.85

B) METRADO DE CARGAS

CARGA MUERTA ( WD ) Peso propio losa: Asfalto: Peso propio viga: Asfalto sobre viga: Peso volado de losa: 1140 kg/m 190 kg/m 4080 kg/m 85 kg/m 360 kg/m

Asfalto sobre volado losa: Peso de vereda: triangulo de concreto junto a la vereda Piso terminado: Peso de baranda: 1,00 x 45 kg/m2 = WD =

25 kg/m 252 kg/m 9 kg/m 91 kg/m 45 kg/m 6277 kg/m

CARGA VIVA ( WL ) S/C peatonal: S/C baranda: 0.60 m x 400 kg/m2 150 kg/m2 x 1.00 m = = WL = 280 kg/m 150 kg/m 430 kg/m

por lo tanto: 6707 kg/m

C) DETERMINACION DEL COEFICIENTE DE IMPACTO ( I ):

donde: L = longitud de la viga = I= 0.22 0.30

30 m

se toma I =

el menor '' I ''

0.22

(si y solo si '' I '' es menor a 0,30)

D) COEFICIENTE DE INCIDENCIA (S/C vehicular H 20) eje de la viga principal P 1.80 1.725 P 1.20 P 1.73 P

4.65 R

B
0.85

entonces:

4.30R = 4.55 P + 2.75 P + 1.55 P 4.30 R = 8.85 P R = 2.06 P S entonces d = R = dP 2.06

donde: d = coeficiente de concentracin de carga

E) DETERMINACION DEL MOMENTO MXIMO MAXIMORUM

4.27 30 25210.6 kg 6302.64 kg

25.73 - X

232723.2 kg

Entonces: Tambien:

131221.1 131221.1

1050.4 X 4403.9

..( 1 ) ..( 2 )

SI

X=

14.90 m

Reemplazando en ( 2 )

977476.1 kg/m

F) CLCULO DE LA FUERZA CORTANTE CRTICA

4.27

Donde:

0.4 m

pero:

b = ancho de cajuela =

131221.1

1050.4 X

130800.95 kg

G) VERIFICACIN DE LA SECCIN POR FLEXIN: momento admisible [Mr] donde: k = constante que depende de F'c y Fy b = ancho de viga d = peralte de la losa = 85

para:

210 4200

kg/cm2 K= kg/cm2 12.5

tambin:

191 cm

donde:

luego:

387611 kg.m

comparando con el

977476.1 kg.m

>

OK requiere acero a compresin mnima

POR CORTE: donde: b= d= F'c = 70580.3 kg

entonces:

85 191 210

cm cm kg/cm2

donde: = W= X= 128118.153 kg 130800.95 6707 0.4 kg kg/m m

entonces:

como:

OK solo requiere estribo mnimo

H) DISEO DEL ACERO para donde: Mr = Fs = J= d= 104.69 cm2

entonces:

38761063 2100 0.9231 191

para

donde:

entonces: 151.83 cm2

d= d' =

Luego:

256.52 cm2

<>

32

1 1/4

151.83 cm2

<>

19

1 1/4

ACERO PARA PANDEO LATERAL donde: b= d= entonces: 32.47 cm2 <> 6 3/4 A= 0.002 85 191

5 Area aproximada segn tanteo = 26.997 cm2

5/8

A=

( si se aproxima a lo mximo pero menor entonces se tomar

DISEO DE ESTRIBOS MNIMOS POR CORTE:

= 3/8

donde: Fs = d= V= Vr = entonces: S = Luego: 95.5 cm 5.0 cm 0.71 2100 191 128118.2 70580.3

cm2 (rea transversal por unidad d kg/cm2 cm kg (corte mximo crtico) kg

por lo tanto :
LA DISTRIBUCIN DE ESTRIBOS PARA LA VIGA PRINCIPAL DEL PUENTE SER: Para varillas de 3/8 se distribuye estribos 2 4 Rto espacio 4 8 95.5

3.- DISEO DE DIAFRAGMAS ( viga secundaria para puentes)

sabemos s= 3.80 m 3963.3 kg.m

A) PREDIMENSIONAMIENTO asumimos b= 0.30 m donde: 7.50 m entonces: h= <> h = 0.750 m 0.75 m

por lo tanto: bxh= 0.30 X 0.75 m

Nmero de diafragmas:

5 donde: L = distancia entre diafragmas eje a eje Lc = luz de calculo de viga principal = b = ancho del diafragma =

entonces: L= 7.2 m

VISTA EN PLANTA DE LA LOSA DE CONCRETO ARMADO VIGA SECUNDARIA DIAFRAGMA (transversal)

VIGA PRINCIPAL (paralelo a la direccion del transito vehicular)

0.30 V I G A S E C U N D A R I A

VIGA

0.30 V I G A S E C U N D A R I A 7.2

P R I N C

0.30 V I G A S E C U N D A R I A

I P A L

0.30 V I G A S E C U N D A R I A

VIGA

P R I N C

I P A L

7.2
Lc =

7.2 30 m

B) DIAFRAGMAS INTERMEDIOS donde: momento M(-) = L= S= 19974.88 kg/m 3963.3 kg/m 7.2 m 3.80 m

entonces:

donde: carga distrib del diafragma b= h= 0.30 m 0.75 m

2400 kg/m3 entonces 540 kg/m

Luego: 779.76 kg/m

entonces 20754.64 kg/m

10767.20 kg/m

C) CORTANTE POR PESO PROPIO

1026 kg 6282.55 kg

D) VERIFICACIN DE LA SECIN TRANSVERSAL DEL DIAFRAGMA POR FLEXIN: momento admisible [Mr] donde: k = constante que depende de F'c y Fy b= 30 cm

d = peralte de la losa =

para:

210 4200

kg/cm2 K= kg/cm2 12.5

luego:

17854 kg.m

comparando con el

20754.64 kg.m

>

corregir b

POR CORTE: donde: b= d= F'c = 8999.14 kg

entonces:

30 69 210

cm cm kg/cm2

comparando con el

6282.55 kg

como:

OK solo requiere estribo mnimo

E) DISEO DEL ACERO para donde: = Fs = J= d= b = 2075464 2100 0.9231 69 30 kg,cm kg/cm2 cm cm

entonces:

15.52 cm2

<>

1 1/8

luego: 3.73 cm2 <> 3 1/2

ESTRIBOS MNIMOS

3/8

sabiendo que el espaciamiento mximo es:

34.5 cm

donde: S= Fs = d= Vr = Vt-pp = S= <> S= 38.0 38 cm cm

entonces:

por lo tanto :

LA DISTRIBUCIN DEL ACERO PARA LA VIGA SECUNDARIA O DIAFRAGMA DEL PUENTE SER:

@ 5 cm + 4

@ 10 cm + Rto.

@ 34,5 cm

Para mi puente ser de tipo 1 simplemente apoyada P P

SUB-ESTRUCTURA

SECCION TRANSVERSAL DE LA LOSA

PERFIL DE LOSA DE CONCRETO ARMADO

VISTA EN PLANTA DE LA LOSA DE CONCRETO ARMADO

V I G A S E C U N D A R I A

VIGA PRINCIPAL

V I G A S E C U N D A R I A

VIGA PRINCIPAL

PERFIL DE LA LOSA ARMADA

CALCULO DE LA LUZ DE CALCULO EN LA LOSA DE CONCRETO ARMADO

[ Lc ]

donde: LL = luz libre entre la distancia de los ejes de los apoyos

e = espesor de la losa

CAMIN

P
E

CALCULO DEL ANCHO EFECTIVO

S E G N A A S H O

SI

SI

L A

Se conciderar el ancho efectivo mximo

CALCULO DEL AREA ACERO PARA LA LOSA 1 CASO L < 4,27 m

L < 4,27

4.27

donde: = momento mximo debido a la carga muerta

= carga muerta = momento mximo debido a la carga viva

Mtodo elastico

Mtodo del A.C.I

ENTE (super-estructura)

NOTA: Todas las unidades deben estar en : Kilogramos, Metros Centimetros

(segn sobrecarga francesa) (una a ambos lados de la calzada)

bv 0.70

0.15 0.25

hv

1.45

DE CLCULO

con un espesor de los de 0,20 no soporta el momento mximo (+) o que se adopta por un e = 0.25 m

donde: = = = = 0.25 0.05 2400 2000 m m kg/m3 kg/m3

3.80

(por ser de la seccin transversal)

= carga muerta = S=Luz de clculo de losa=

580 kg/m 3.80 m

Tn Tn

= =

10000 kg 2500 kg

(peso que cae sobre una llanta trasera del camin) (peso que cae sobre una llanta delantera del camin)

CAMIN

L= 30 (Luz de calculo de la viga) P = carga permitida por el neumtico

1.80

0.60

kg . m

donde: P =10000 S= 3.80 I= 0,30 E= 2.645

kg m m

donde: = = 0.15 2400 m kg/m3

donde: = = = = 0.25 0.05 2400 2000 m m kg/m3 kg/m3

P 0.05 0.70 0.15 0.25

0,30

0.25 0.68

0.425 0.85 0.38 1.275 10000 kg m

2941.18

kg.m

cm

TABLA

25 4

cm cm

398308 2100 94.5

kg.cm kg/cm2 kg/cm2

para: 6.67 Es = Ec = 2E+06 3E+05 mdulo elstico del acero mdulo elstico del concreto

0.23

16

A= N=

1.98 cm2 (rea por unidad de varilla) 4.9 (nmero de varillas) <> 5.0

donde

b=

80 cm

21.0

A= N=

1.27 cm2 (rea por unidad de varilla) 3.9 (nmero de varillas) <> 4.0

3.80

0.5

.OK si cumple !

9.0

A= N=

0.32 cm2 (rea por unidad de varilla) 8.7 (nmero de varillas) <> 9.0

cm

8.0

A= N=

0.71 cm2 (rea por unidad de varilla) 9.5 (nmero de varillas) <> 9

cm

80 cm 21 cm

20

A= N= 20.1 cm

1.27 cm2 (rea por unidad de varilla) 3.98 (nmero de varillas) <> 4.0

m (seccion transversal) = 5 m

el resultados de h y b coiciden con los datos al principio quiere decir que se tomo una correcta eleccin aunque se recomienda hacer este diseo al comienzo

donde: d = P= I = W=

2.06 10000 2500 0.22 6707

kg kg kg/m

LC = Longitud de camin eje a eje

4.27 m

0.1P
LC

0.4P
= 4.27 LC

0.4P

0.80 m

cm

TABLA

200 cm 9 cm

kg,cm kg/cm2 cm

97747608 191 6

kg.cm cm cm

A=

7.92 cm2

N=

32.40

A=

7.92 cm2

N=

19.18

cm cm tanteando los nmeros de varillas: 2.85 cm2 N= 6 varillas de 3/4

1.98 cm2

N=

varillas de

5/8

o mximo pero menor entonces se tomar el entero mximo)

cm2

(rea transversal por unidad de estribo

kg

(corte mximo crtico)

cm + cm + cm

ia entre diafragmas eje a eje calculo de viga principal = b = ancho del diafragma =

30 m 0.30 m

0.30 V I G A S E C U N D A R I A 7.20

7.50 m

depende de F'c y Fy

69 cm

6 cm

TABLA

A= N=

6.413 2.4

cm2

A= N=

1.3 2.9

cm2

espaciamiento 0.71 cm2 (rea por unidad de estribo 2100 kg/cm2 69 cm 8999.14 kg 6282.55 kg

DEL PUENTE SER:

SUPER-ESTRUCTURA

SUB-ESTRUCTURA

1.94

L=
LOSA DE CONCRETO ARMADO

25 m

VIGA DE CONCRETO ARMADO

V I G A S E C U N D A R I A

VIGA SECUNDARIA DIAFRAGMA

VIGA PRINCIPAL (paralelo a la direccion del transito vehicula

As (-) As (-)
acero transversal acero principal

As (+)
acero transversal

As (+)
acero principal

cia de los ejes de los apoyos

NEUMTICOS

L = P
E

LUZ DE CALADO

donde: 0.6 < L 3,5 m E = ancho efectivo a conciderar el diseo P = carga permitida por el neumtico ( un neumtico) L = longitud de clculo luz de calculo W = ancho efectivo de la calzada N = nmero de bandas que presenta la calzada

L > 3,5 m

mximo debido a la carga muerta

mximo debido a la carga viva

Mtodo del A.C.I

3.80 4.30

(transversal)

aralelo a la direccion del transito vehicular)