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Análisis del Puente Colgante Utilizando CSiBridge Versión 20.0.0

Docente: M.Sc. Ing. Vladimir Aliendre

Cochabamba, julio de 2018.

ETABS 2016 Ejemplo Tutorial

Tabla de contenido Objetivo...............................................................................................................................................................5 Problema .............................................................................................................................................................5 Paso a Paso .........................................................................................................................................................6 1.

Abrir un nuevo modelo...........................................................................................................................6

2.

Parámetros para el puente.....................................................................................................................7

3.

Definir propiedades del material ........................................................................................................ 10

4.

Definir y asignar las propiedades de sección ...................................................................................... 12

5.

Definir cargas ....................................................................................................................................... 20

6.

Definir el espectro de respuesta ......................................................................................................... 24

7.

Asignar las cargas ................................................................................................................................. 26

8.

Insertar el puente al modelo ............................................................................................................... 29

9.

Definir casos de carga para el vehículo ............................................................................................... 33

10.

Importar .DXF................................................................................................................................... 34

11.

Asignar elementos “Frame” ............................................................................................................ 37

12.

Asignar apoyos en los extremos. .................................................................................................... 45

13.

Correr análisis. ................................................................................................................................. 47

CSiBridge v.20.0.0 Ejemplo Tutorial

Geometria del puente.

Tendón 15 Viga de arriostre Tendón 10

Estructura metálica

Puente Colgante

Torre s

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Propiedades del material, Hormigón (unidades en kgf y cm) Descripción Hormigón Torres y vigas de arriostre Hormigón Losa Acero (Tendón)

Resistencia f’c = 350 kg/cm2 f’c = 280 kg/cm2 Grado 270

Dimensiones de elementos Miembros

Dimensiones

Vigas arriostre (base x altura) Columnas C200x150x50 (torre debajo del tablero) C150x100x30 Torre (variable, superior al tablero) Losa

50 x 100 cm t=20 cm 200 x 150 cm t=50 cm 150 x 100 cm t=30 cm Espesor = 15 cm

Tendón 10 (Cable principal)

Diámetro = 10 cm

Tendón 15 (Cable secundario)

Diámetro = 15 cm

Casos de carga

Puente Colgante

Nombre de la carga

Tipo de carga

Valor

Baranda

Dead Manufacture

300 kg/m

Peatonal

Pedestrain LL

415 kg/m2

Asfalto

Wearing Surface

110 kg/m2

Movil

Vehicle Live

HSn-44

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CSiBridge v.20.0.0 Ejemplo Tutorial

Objetivo Explicar y realizar paso a paso el modelado, análisis de un puente colgante vehicular de una estructura mixta de hormigón armado y metálico colgado con tendones.

Problema Llevar a cabo el análisis de un puente vehicular de una estructura mixta de hormigón armado y metálico que se describe a continuación utilizando el programa CSiBridge v.20.0.0, usando la norma AASTHO – LRFD 2014.

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Paso a Paso 1. Abrir un nuevo modelo Paso 4-1: Empezamos con abrir un nuevo modelo Diríjase en File >> New en la ventana emergente cambie las unidades a “Kgf, m, C” y elija un archivo en blanco, como se muestra a continuación.

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2. Parámetros para el puente

Paso 2-1: Preferencias del puente Diríjase a Layout >> Preferences en la ventana emergente “Bridge Layout Preferences” y presione en “OK” y seleccione las cargas, como se muestra a continuación.

De clic en “New Add a new layout line” en la ventana emergente “Bridge Layout Line Data” asigne un nombre y tambien el punto de inicio punto final de puente.

Puente Colgante

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Paso 2-2: Asignar carriles De clic en “New Add a new lane” en la ventana emergente “Bridge Lane Data” asigne un nombre y valores para el carril derecho con un ancho de 3.60m, como se muestra a continuacion.

De clic en “Copy Copy thes specfied lane” en la ventana emergente “Move Lane” asigne la distancia desde el eje del carril derecho hasta el otro eje nuevo, por lo tanto en la ventana abierta “Bridge Lane Data” asigne un nombre y valores para el carril izquierdo con un ancho de 3.60m, como se muestra a continuacion.

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Para ver los carriles asignados dirijase a Home >> More >> Show Lanes y en la vetana “Show Lane” seleccione ambos carriles y de clic en “Show Lane Width” y podra ver los carriles.

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3. Definir propiedades del material Paso 3-1: Asignamos la resistencia del hormigón Diríjase a Components >> Properties – Materials seleccione “Add New material property” y en la ventana “Add Material Property” seleccione el concreto con una resistencia de “5000psi”, como se muestra a continuación en las figuras.

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De la misma manera asignamos la propiedad del tendón de un Grado 270

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4. Definir y asignar las propiedades de sección Paso 4-1: Definir una nueva sección pórtico (Frame) y especificar propiedades Diríjase a Components >> Type >> Frame Properties, y seleccione “New Add a new frame section property” (Agregar nueva propiedad) del segundo menú abierto. Seleccione en el tipo de formas utilizadas con frecuencia, la figura de sección rectangular hueca. Ingrese las propiedades de la sección torre o columnas como se muestra.

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Paso 4-2: Definir una nueva sección variable para la torre Siga el mismo paso 4-1 seleccione en Frame Section Property Type >> Other en tipo de formas utilizadas y de clic en “Nonprismatic” en la ventana emergente “Nonprosmatic Section Definition” asigne las secciones C200x150x50 y C150x100x30 y los valores como se muestra.

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Paso 4-3: Definir una nueva sección viga para el arriostramiento de las torres De clic sobre “Copy the specified frames section property” y en ventana cambie los valores para la seccion de la viga de arriostramiento.

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Paso 4-4: Definir la sección cables o tendones Diríjase a Components >> Type >> Frame Properties, y seleccione “New Add a new frame section property” (Agregar nueva propiedad) del segundo menú abierto. Seleccione la propiedad “Steel” y en tipo de formas seleccione la sección circular llena como se muestra a continuación.

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Paso 4-5: Importar perfiles W De clic en “Properties Show the frames Properties form” en la ventana emergente Frame Properties >> Import New Property >> Import Frame Section Property >> I/Wide Flange seleccione AISC.PRO, luego de la ventana emergente seleccione todos los perfiles W, como se muestra a continuación.

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Paso 4-6: Asignar tablero del puente Para asignar el tablero del puente diríjase a “New Add a new bridge deck section” y en la venta elija el tipo de tablero en este caso una losa “Flat Slab” y asigne los datos de la sección como se muestra en las figuras.

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Paso 4-7: Apoyos a los extremos del puente Asignamos los apoyos en el puente un apoyo fijo y otro móvil, para poner las restricciones diríjase a “New Add a new bridge bearing” en la ventana emergente “Bridge Bearing Data” para el apoyo fijo se restringen U1, U2 y U3 y para el apoyo móvil solo se libera el U3, como se muestra a continuación.

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5. Definir cargas Paso 5-1: Importar la carga vehicular Diríjase a Home >> Bridge Wizard y en la venta “Bridge Modeler Wizard” del menú de la izquierda busque “Vehicles” una vez encontrado en el menú de la derecha de doble clic y seleccione “Import Vehicle”

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Dela ventana “Quick Add Vehicles” del menú de la derecha “Library” desplegué en United States >> AASHTO >> HSn-44 y seleccione el vehiculo de clic en “OK”

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Paso 5-2: Clase de vehículo Para ver qué clase de vehículo se está asignando nos dirigimos a Loads >> Type >> Vehicle Classes y de clic en “Modify/Show thes Specified vehicle class” y se observa que el vehículo esta asignado.

Paso 5-3: Definir los patrones de carga Diríjase a Loads >> Load Patterns y en la ventana “Define Load Patterns” asigne los patrones de carga, asigne un nombre elija un tipo y presione “Add New Load Pattern”, como se muestra a continuacion.

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Paso 5-4: Asignar la carga móvil al puente Para asignar el vehículo al puente primero seleccione “Móvil” luego de clic en “Modify Bridge Live Load” y en la ventana emergente asigne el vehículo el carril, en punto de inicio, el tiempo de inicio, la dirección y la velocidad (m/s), como se muestra a continuación.

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6. Definir el espectro de respuesta Paso 6-1: Definir el espectro Para definir el espectro diríjase a Loads >> Type >> Response Spectrum y en la ventana emergente “Response Spectrum” y seleccione ASCE 7-16 y presione “OK” y en la segunda ventana añada los parámetros del espectro.

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7. Asignar las cargas Paso 7-1: Carga lineal de la baranda Definir la carga lineal al puente desplegar en Type >> Line Load y presione en “New Add a new line load definition” y en la ventana emergente “Bridge Line Load Distribution Definition Data” y asignar la carga de 300 Kgf/m a la izquierda y derecha, como se muestra a continuación.

Para asignar la otra carga de clic en “Copy trhe specified line definition” y cambie a “Left Edge of Deck”

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Paso 7-2: Carga para área asfalto y peatonal Definir la carga lineal al puente desplegar en Type >> Area Load y presione en “New Add a new line load definition” y en la ventana emergente “Bridge Line Load Distribution Definition Data” y asignar la carga petonal 415 Kgf/m2 a la izquierda y derecha, la del asfalto 110 Kgf/m2 como se muestra a continuación.

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8. Insertar el puente al modelo Paso 8-1: Insertar puente Para insertar el puente con las características ya realizadas no dirigimos a “Bridge” y presione el primer icono de la izquierda y pase seguidamente a los iconos de la derecha.

Una vez que de clic en “OK” se abrirá la ventana y añade el nombre del puente y de clic en “OK” como se muestra a continuación.

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De clic en “Update” y en la ventana emergente “Update Bridge Structural Model” y modifique para que la losa se divida o discretize cada 4 metros, como se muestra a continuación.

Paso 8-2: Asignar la carga lineal al puente Para asignar la carga lineal del puente diríjase a Bridge >> Loads >> Line Load y en la ventana emergente “Line Load Assignments -Puente” y “Add New”. Luego en Load Pattern >> Baranda, seguidamente en “Load Distribution” de la lista desplegable elija las baranda izquierda y derecha, en la estación inicial y final poner las coordenadas del puente a -60 y 60, como se muestra a continuación.

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Paso 8-3: Asignar la carga de área al puente Para asignar la carga en area del puente diríjase a Bridge >> Loads >> Area Load y en la ventana emergente “Area Load Assignments - Puente” y “Add New”. Luego en Load Pattern >> Baranda, seguidamente en “Load Distribution” de la lista desplegable elija las asfalto y la carga peatonal de izquierda y derecha, en la estación inicial y final poner las coordenadas del puente a -60 y 60, como se muestra a continuación.

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9. Definir casos de carga para el vehículo Paso 8-1: Definir casos de carga para en vehículo en movimiento. Dirijase “Analysis” y seleccione “New Add a new load case” en la ventana “Define Load Case” presione “Add New Load Case” y en la segunda ventana “Loas Case Data – Moving Load”, luego en “Load Case Type” desplegar la lista y elegir “Moving Load” añadir el nombre como móvil dinámico, asigne el vehiculo en “Load Applied”, como se muestra a continuación.

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10. Importar .DXF Paso 10-1: Importar el modelo .DXF Para dibujar la geometría del puente importamos los elementos del AutoCAD (formato DXF), sabiendo que fueron dibujados en metros como mostramos a continuación. Con File >> Import >> AutoCAD.

Nota: Buscar el archivo .DXF, previamente dibujados en AutoCAD.

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Paso 10-2: Modificar las guillas. Para modificar los ejes o gruillas de clic derecho sobre el modelo y en el cuadro seleccione “Edit Grid Data”, y modifique según se muestra en la figura.

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11. Asignar elementos “Frame” Paso 11-1: Modificar la vista del modelo en 3D Cambie la vista del modelo para asignar las secciones correspondientes diríjase a Home >> More >> Set 3D View y en la ventana emergente seleccione X-Z, como se muestra a continuación.

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Paso 11-2: Asignar Tendones Seleccionar manualmente los tendones y diríjase Advanced >> Assign >> Frames >> Frame Sections y en la ventana emergente “Assign Frame Sections” elija la sección Tendón 10, como se muestra a continuación.

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Nota: Repita en paso 11-2 para asignar en tendón 15 cable principal Puente Colgante

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Paso 11-3: Asignar y definir grupo. Seleccione minuciosamente la cercha y asigne a un grupo.

Luego de seleccionar diríjase a Advanced >> Assign >> More >> Assign to Group y en la ventana emergente de clic en “Define Groups”, como se muestra a continuación.

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Paso 11-4: Asignar los elemento metálicos Luego seleccione el grupo asignado diríjase a Home >> Select >> Groups y en la ventana emergente “Select by Groups” y seleccione el grupo metálico y asigne el elemento “Frame”, como se muestra a continuación.

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Luego de seleccionar diríjase a Advanced >> Assign >> Frames >> Frame Sections y asigne un perfil W en este caso “W10x30”, como se muestra a continuación.

Nota: De la misma manera asignar las torres y viga de arriostre

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12. Asignar apoyos en los extremos. Paso 13-1: Restringir extremos y empotrar la base de las torres. Debemos asignar apoyos fijos a los extremos del cable principal, diríjase Advanced >> Joints >> Restraintns, en la ventana emergente “Assign Joint Restraints” y seleccione el apoyo fijo, como se muestra a continuación.

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Nota: Repita en procedimiento para asignar apoyos empotrados a la base de las torres.

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13. Correr análisis. Paso 13-1: Combinaciones para el análisis. Para definir las combinaciones según la AASTHO LRFD 2014, diríjase Design/Rating >> Add a new load Combination, en la ventana emergente “Add Code – Generate User Load Combinations” y seleccione “Bridge Design” y en la segunda ventana abierta “Code – Generated Load Combinations for Bridge Design – User Desinid AASTHO LRFD 2014” y seleccionar “Strength I”, como se muestra a continuación.

Paso 13-2: Correr el análisis. Para correr el análisis, diríjase a Analisys >> Run Analisys, de clic en “Run Now” como se muestra a la figura.

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Una vez corrido el programa mostrara la estructura deformada, como se ve a continuación.

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Paso 13-3: Ver resultados. Diríjase a Home >> Show Bridge Superstructure Design Results, elija el tipo de resultados “Result Types” y el tipo de caso o combo en “Case/Combo”, como se muestra a la figura.

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Paso 13-4: Ver tablas. Para ver las tablas solo diríjase a Home >> Show Tables en la ventana emergente “Choose Tables for Display” puede seleccionar los resultados que desee ver, como se muestra a continuación.

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