Diseño de Viga de Puente Seccion compuesta

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL PRACTICA N° 7
DEPARTAMENTO ACÁDEMICO DE ESTRUCTURAS CICLO 2012 II

PRACTICA 7
DATOS Y ESPECIFICACIONES:

Tipo de Puente: Puente de Seccion C ompuesta
Luz del Puente (L): L  35m

LOSA:

Número de Vias: 2 vias

kgf
Resistencia del f'c  280
Concreto: 2
cm
kgf
Fluencia del Acero de R efuerzo: fy  4200
2
cm

tonf
Peso de la Baranda Wb  0.15
(Wb): m

tonf
Peso Especifico del Concreto Wc  2.40
(Wc): 3
m

VIGAS
:
Número de vigas: n  4 vigas
tonf
Peso Especifico del Acero: Wa  7.85
3
m
kgf
Resistencia: fý  3500
2
cm

PREDIMIENSIONAMIENTO:
Seccion Transversal:

Ancho de Carril: Carril  3.60m
Ancho de vereda: Vereda  0.60m
Ancho de Losa: Losa  2  Carril  2  Vereda  840 cm

Losa
Espaciamiento entre Vigas (S): S   210 cm
n

S  300 cm
Espesor de Losa (ts): ts   17 cm
30

pero: 
ts.min  17.5cm => ts  max ts t s.min  17.5 cm 
Predimensionamiento de Vigas:
PUENTES Y OBRAS DE ARTE EC323H 1

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AASHTO:
Peralte de la viga de A cero (d) : dmin  0.33L dmin  0.033 L  115.5 cm

(Se elige esta medida por la
Peralte del Alm a: dalma  152cm longitud comercial de las planchas y
uso optimo del material)

Espesor del Alma: dalma
tw   10.1 mm
150

tw  16mm (Se elige esta medida por la longitud
comercial de las planchas)

dalma
Ancho de Alas: b f   380 mm
4

Espesor de Alas: tft  20mm (Ala superior)
tfb  32mm (Ala inferior)

Por lo tanto el peralte de la Viga de Acero Total es: d  dalma  tft  t fb

d  157.2 cm > dmin  115.5 cm Si cum ple!

Area de la viga de Acero (A):

2
A  dalma tw  b f  t ft  bf  tfb  440.8 cm

Peralte de la viga compuesta (h): hmin  0.44L hmin  0.04 L  140 cm

h  d  ts  25mm  177.2 cm (Se añade 25mm para dar el bombeo de 2%)

Proporciones del Ala:

bf bf
 12  9.5 ok!
2  t ft 2  t ft

d d
bf  b f  38 cm >  26.2 cm ok!
6 6

tft  1.1t w tft  2 cm > 1.1tw  1.8 cm ok!

1 3 4
Iyb   tfb  b f  14632.53 cm
12




1 3 4
Iyt   t  b  9145.33 cm
12 ft f

Iyb Iyb
0.1   10  1.6 ok!
Iyt Iyt

DISEÑO POR FLEXION

Calculo de la Envolvente de Momentos
kgf
fy  350
Datos del Acero ASTM A709 Gr 50: 2
cm
kgf
Concreto de Losa: f´c  280
2
cm

Ancho efectivo de Losa: b  S  210 cm

Espesor de Losa: ts  17.5 cm

Peralte de seccion Com puesta: h  177.2 cm

Metrado de Cargas:

DC: tonf tonf
Peso de Losa: W1  2.4  t s b  0.9 
3 m
m

tonf 0.25m tonf
W2  2.4  2  Vereda  0.2 
Peso de veredas: 3 n m
m

tonf
0.15
Peso Barandas: m tonf
W3  2   0.1 
4 m

tonf tonf
Peso de Silla: W4  2.4
3

2.5cm b f  .15m  0 
m

m

tonf tonf
Peso de Viga: W5  7.85  A  0.3 
3 m
m

tonf
WDC  W1  W2  W3  W4  W5  1.5 
m

DW:
Peso de Asfalt o:




tonf m tonf
WDW  2.25  7.5 cm 7.20  0.3 
3 4 m
m

LL:
Camión de Diseño: ejeL1  3.63tonf ejeL2  14.51tonf ejeL3  14.51tonf

tonf
Carga de Carril: WLL  0.954
m

IM:
0.33xCam ión de Diseño: ejeIM1  1.2tonf ejeIM2  4.79tonf ejeIM3  4.79tonf

Cálculo del Factor de Distribución

Hallando Ixx:

 tft   tfb   dalma 
b f  t ft  d    b f  t fb     dalma t w   tfb 
Y cg 
 2  2   2   710.7 mm
A

3 3 3
b f  t ft b f  tfb t w dalma 4
A1     468370.2 cm
12 12 12
2 2 2
 tft   tfb   dalma  6
A2  b f  t ft  d   Y cg  b f  tfb  Y cg    dalma tw   t fb  Y cg  1  10 cm
 2   2   2 

4
Ixx  A1  A2  1622077.3 cm

kgf kgf
Por lo tanto: Ec  15000 f´c   250998
2 2
cm cm
kgf 11
Es  29000000  0.0703  2  10 Pa
2
cm
 Es  ts
ne  round   8 eg   2.5cm  d  Y cg  97.4 cm
Ec 2
 
Por lo tanto:

Kg  ne  Ixx  A eg
2 7 4
   4.64  10 cm

0.6 0.2 0.1
 S    S    Kg 
mg  0.075   2.9m   L   3   0.59
     L t 
 s 
Para calcular las envolventes:




tonf
1.25 WDC  1.50WDW  1.75 mg WLL  3.3 
m

Cargas de ejes
 
eje1  1.75mg ejeL1  ejeIM1  5  tonf

 
eje2  1.75mg ejeL2  ejeIM2  19.89 tonf

 
eje3  1.75mg ejeL3  ejeIM3  19.89 tonf

Para Calcular la envolvente de Mom entos en el QuickBridge:

 




Mmax  832.9tonf  m

Mu  1.05 Mmax  874.5 tonf  m

Calculo del Mp:

Ps  0.85 f´c  S ts  874.6 tonf

Pc  fý  bf  tft  266 tonf

Pw  fý  dalma t w  851.2 tonf

Pt  fý  b f  t fb  425.6 tonf

Ps  Pc  1140.7 tonf
 Pw  Pt  Ps  Pc
   12.2 cm
Pw  Pt  1276.8  tonf yn 
2  fý  t w

Entonces se encuentra en el alma:
Calculando Mp:

 ts 
Mps  Ps   tft  yn  200.3 tonf m
 2 
 t ft 
Mpc  Pc   yn  35 tonf  m
2 
2
yn
Mpwc  fý  t w  4.1  tonf m
2
2
Mpwt  fý  tw 
 dalma  yn  547.6 tonf  m
2

 tfb 
Mpt  fý  b f  tfb   dalma  yn    602 tonf m
 2 

Mp  M ps  M pc  M pwc  Mpwt  Mpt  1389  tonf  m

Calculando Mn:

dp  ts  25mm  tft  yn  34.2 cm

dt  h  dp  143 cm

 dp 
Mn  M p   1.07  0.7   Mn  1254.1  tonf  m
dt
 



Comparacion de Mn y Mu:  0.9
Mu  874.5 tonf  m
Mu   Mn
ok
 Mn  1128.7 tonf m

DISEÑO DE LOSA DE CONCRETO

Metrado de cargas:
tonf
0 48
Peso de Losa m

tonf
Peso de Asfalt o 0.11
m

Peso de Baranda. 0.15ton

tonf
Peso de Vereda 0.48
m

Calculo de Momento por Ancho de Franja:

CARGAS (T-M) En volado 0,4L1 L1 0.5L2
(LL+IM)/E 0 1.365 -1.340 1.220

Calculo de Momentos Afectados por el Factor de Multiple Presencia

Cargas (T-m) En volado 0,4L1 L1 0.5L2
(LL+IM)*m/E 0 1.638 -1.608 1.465

Momentos Totales:

Cargas (T-m) Volado 0,4L1 L1 0.5L2
DC losa -1.094 -0.016 -0.474 0.356
DC vereda -0.351 -0.183 0.069 0.069
DC baranda -0.486 -0.253 0.096 0.096
DW -0.1 -0.001 -0.043 0.033
LL+IM 0 2.471 -2.372 2.209

Mvolado  2.564tonf m

Mapoyo1  4.602tonf  m

Mtramo1  3.758tonf  m

Mtramo2  4.567tonf  m




Datos de Losa:

kgf
Resistencia del f'c  280
Concreto: 2
cm
kgf
Fluencia del Acero de R efuerzo: fy  4200
2
cm
6 kgf
Es  2  10  1  0.85
2
cm
b L  100cm

hL  17.5cm

dL  14.5cm

Cuantía Balanceada:

fć  0.003Es 
b  1  0.85 fy   0.003 E  fy   0.0286
 s 

max  0.5  b  0.0143
fy
w  max  0.2142
Cuantía mecanica: fć

Momento Resistente de la Sección:
2
MnL   b L dL  fć  w ( 1  0.59 w)  9.91 tonf m

2 2
Asmin  0.0018  b L hL  3.2 cm Asmax  max b L dL  20.7 cm

Diseño por Flexión en el Volado:

Acero Transversal:
M volado 2
Mvolado  2.6  tonf  m kw   11.97 cm
0.85  fć  b L

2
0.85 fć  b L a 2
a  dL  dL  2  kw  0.85 cm As   4.82 cm
fy

2 2
At  4  1.27cm  5.08 cm Entonces: 4 ϕ 1/2" @ 25cm




Acero Longitudinal:
1750 2
%Asd   %  38.2 % Asd  %Asd As  1.84 cm
S
mm
2
Escogemos el acero Mínimo: Asmin  3.2 cm

2 2

Diseño por Flexión en el Apoyo Interno:

Acero Transversal:
Mapoyo1 2
Mapoyo1  4.6  tonf  m kw   21.48 cm
0.85  fć  b L

2
0.85 fć  b L a 2
a  dL  dL  2  kw  1.57 cm As   8.88 cm
fy

2 2
At  5  1.98cm  9.9  cm Entonces: 5 ϕ 5/8" @ 20cm

Acero Longitudinal:
1750 2
%Asd   %  38.2 % Asd  %Asd As  3.39 cm
S
mm

2 2
At  3  1.27cm  3.81 cm Entonces: 3 ϕ 1/2" @ 33cm

Diseño por Flexión en el Primer Tramo Interno:

Acero Transversal:
Mtramo1 2
Mtramo1  3.8  tonf  m kw   17.54 cm
0.85  fć  b L

2
0.85 fć  b L a 2
a  dL  dL  2  kw  1.27 cm As   7.17 cm
fy

2 2

Acero Longitudinal:




1750 2
%Asd   %  38.2 % Asd  %Asd As  2.74 cm
S
mm

2
Escogemos el acero Mínimo: Asmin  3.2 cm

2 2

Diseño por Flexión en el Segundo Tramo Interno:

Acero Transversal:
Mtramo2 2
Mtramo2  4.6  tonf  m kw   21.32 cm
0.85  f´c  b L

2
0.85 f´c  b L a 2
a  dL  dL  2  kw  1.55 cm As   8.8 cm
fy

2 2

Acero Longitudinal:
1750 2
%Asd   %  38.2 % Asd  %Asd As  3.36 cm
S
mm

2 2
At  3  1.27cm  3.81 cm Entonces: 3 ϕ 1/2" @ 33cm




tonf  1000kgf

ton  1000kg




4



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