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HERLAN JHOVANY SOLIZ CONTRERAS S 3576-9 / 9NO° Semestre / Ing. Civil

PRACTICO PUENTES

DISEÑO DE NEOPRENO Y DE DIFERENTES BARANDADOS VEHICULARES

ING: JUAN CARLOS MOJICA

HERLAN SOLIZ CONTRERAS

S3576-9 | 9NO° SEMESTRE – INGENIERIA CIVIL

PUENTES

HERLAN JHOVANY SOLIZ CONTRERAS S 3576-9 / 9NO° Semestre / Ing. Civil

TRABAJO DE INVESTIGACIÓN DISEÑO DE NEOPRENO Son elementos elastómeros que se sitúan en dos partes estructurales como vigas y pilares o vigas y estribos, y que tienen como principal aplicación la transmisión de cargas de un elemento al otro. Los apoyos para puentes se encargan de permitir o restringir movimiento de rotación o desplazamiento entre los elementos adyacentes y estos deben poseer una durabilidad acorde al ciclo de vida de la estructura en la que la requieran su uso. Los apoyos elastoméricos son parte de un conjunto estructural del puente que permite el desplazamiento normal y absorbe parcialmente la energía de: 

La contracción y dilatación térmica de las vigas del puente



El peso y la inercia del paso de vehículos



Esfuerzos ocasionales sobre la estructura como colisiones



Acción de los elementos de la naturaleza (viento, agua).



Desplazamientos durante sismos.



Otras fuerzas que actúen sobre la estructura

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MATERIALES DE LOS APOYOS: Son una mezcla de elastómeros a base de neopreno, y en algunos casos, son reforzados internamente con láminas de acero de referencia ASTM A-36. Aparte de esto en el mercado también existen apoyos con refuerzos exteriores en acero, anclajes o la inclusión de otros materiales.

TIPOS DE APOYOS DE NEOPRENO: Apoyos en Neopreno Simple: son apoyos estructurales compuestos de capas de elastómeros que se vulcanizan para conformar una sola pieza, se fabrican en forma circular y rectangular y estos permiten movimientos y rotaciones en todas las direcciones. APOYOS EN NEOPRENO REFORZADO: Son apoyos compuestos de capas intercaladas de elastómeros y acero, con el fin de soportar cargas de trabajo mayores, se hacen de forma rectangular y circular, son vulcanizados conjuntamente las capas de elastómeros y acero para garantizar una perfecta adherencia entre ellos.

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HERLAN JHOVANY SOLIZ CONTRERAS S 3576-9 / 9NO° Semestre / APOYOS CON ANCLAJES EN NEOPRENO REFORZADO Ing. Civil Estos apoyos se utilizan cuando la carga vertical en el apoyo no es suficiente para garantizar que la estructura no se deslizara sobre este, los apoyos con anclajes en neopreno reforzado se fabrica adicionando dos láminas de acero en las caras externas superior e inferior de un apoyo en neopreno reforzando, sobre estas laminas se fijan unos pernos de anclaje que garantiza una perfecta adherencia entre ellos. APOYO SLIDE FLON Los apoyos slide flon se usan cuando los movimientos requeridos entre la superestructura y el apoyo sobrepasan las condiciones de estabilidad garantizadas por

los apoyos vistos anteriormente, los apoyos se fabrican de la misma manera que los apoyos reforzados, salvo que en la vulcanización se adhiere sobre la cara superior una capa de PTFE (Teflón) de 1.5mm de espesor, además se fabrica una lámina en acero de mayor sección a la cual se fijan unos pernos de anclaje.

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APOYO POT: Este tipo de apoyo se utiliza cuando se requiere soportar grandes cargas que superan la resistencia de un apoyo reforzado convencional, el apoyo tipo POT maximizan la resistencia al cortante del elastómero encerrándolo en un cilindro de acero. El elastómero al estar dentro del cilindro de acero mantiene su volumen constante, actuando como un pistón en un cilindro hidráulico y ofreciendo una mínima resistencia cualquier rotación.

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IMPORTACIA DE LOS APOYOS DE NEOPRENO La importancia de estos elementos es bastante alta ya que los mimos garantizan la calidad bajo cualquier circunstancia, soportando el paso de los automóviles hasta diferentes cargas alcanzando un techo máximo de 70 Kg/cm2. En su mayoría los apoyos para puentes tienen una alta resistencia al deterioro y las inclemencias del clima convirtiéndose en una señal de garantía. Así mismo estos elementos cuentas con una serie de ventajas las cuales señalaremos a continuación: ECONOMÍA: Los apoyos de neopreno no cuentan con partes móviles, simplemente son una placa de un grosor aproximado de 2,5 cm colocada entre la trabe y la corona de la pila o el estribo. EFECTIVIDAD: Una ventaja muy importante de los apoyos de neopreno es su efectividad como medio para trasferir cargas. De esa manera permite soportar cargas de comprensión en la placa de hule, absorbiendo las irregularidades de la superficie entre las cuales se deben contar las imperfecciones salientes de la superficie. MANTENIMIENTO:

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HERLAN JHOVANY SOLIZ CONTRERAS S 3576-9 / 9NO° Semestre / Un apoyo de esta clase necesita menos conservación que cualquier otro elemento del Ing. Civil puente. De esa manera es el material perfecto ya que garantiza resistencia y durabilidad teniendo una vida útil de entre 35 a 40 años.

CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES: 

Dureza 60° shore "a" +/-5° (astm d-2240)



Resistencia a la tensión > 2500 psi ; (astm d-412)



Elongación o ruptura 350%; (astm d-412)



Resistencia a la compresión 800 psi; (astm d-575)



Fabricados apoyos con ptfe (teflón)

LOS ESPESORES ESTÁNDAR SON: 

2.5 cms 2 láminas de Acero intermedias



4.1 cms 3 láminas de Acero Intermedias



5.7 cms 4 láminas de Acero intermedias



7.3 cms 5 láminas de Acero Intermedias

INSTALACIÓN: Normalmente los apoyos se colocan en ambos extremos de la viga que da soporte a las viguetas sobre las que va la loza del puente: Uno de los extremos va fijo, y el otro extremo queda libre o con un desplazamiento limitado. Los apoyos además de colocarse en ambos extremos de cada viga, se colocan también en cada pila de soporte a las vigas principales. Corresponde al ingeniero estructural definir si el apoyo va a

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HERLAN JHOVANY SOLIZ CONTRERAS S 3576-9 / 9NO° Semestre / tener anclaje mecánico (con pernos o soldadura es estándar en puentes de acero), o si Ing. Civil solamente irán apoyados sobre el bastión (típico en puentes de concreto). Restricciones laterales de confinamiento de la viga (llaves sísmicas) son también recomendaciones que el ingeniero debe especificar. En estas llaves también se colocan apoyos elastoméricos en posición vertical que evitan el contacto directo entre dos estructuras de concreto en movimiento durante un sismo.

EJEMPLO DE APLICACÍON DISEÑO DE NEOPRENO FL= 0.05*(q*L+Cm)*n FL= Fuerza Longitudinal del Frenado q= Carga Equivalente del vehículo Cm= Carga Concentrada para momento L= Longitud del puente n= Número de Fajas de Tráfico Camión HS 20-44 Cm

820

=

0

n=

2

q=950 kg/m

Kg

Vías de trafico

FL= 0.05*(950*13+8200)*2= 1960 kg F´L = (FL/2)/NoVig = (1960/2)/3 = 326.67 kg

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

FUERZAS DEBIDAS AL VIENTO

Datos de AASANA Ráfagas de viento 100 nudos dirección NW E

N

175kg/m2

Eje Puente

S

30º

100kg/m2

200kg/m2

W

FUERZAS DE VIENTO EN LA SUPERESTRUCTURA 200kg/m2



Fuerzas cuando no lleva carga viva

PUENTES 0.8m

60kg/m2

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Área Expuesta = 8 post*0,20*1.4 = 2.24 m2

Postes

Pasamanos = 2*0,15*13 = 3.9 m2 Bordillo

= 0,43*13= 5.59 m2

Vigas

= 0.77*13 = 10.01 m2

Área total

= 21.74 m2

Fuerza Transversal 250kg/m2 Fuerza Longitudinal 60kg/m2

HT=250kg/m2*21.74m2= 5435 kg = 5.44 Tn HL=60kg/m2*21.74m2 = 1304.4 kg = 1.3 Tn

H´T = 5.44tn/3vigas = 1.81 Tn H´L = 1.3tn/3vigas = 0.43Tn 1.3tn

Tráfico

0.65tn

0.65tn

H’L

13 m

b H’T

PUENTES

a

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

FUERZA CUANDO LLEVA CARGA VIVA 150kg/m2

60kg/m2 1.80m

0.95 m

Fuerza Transversal 150kg/ml = HT=150kg/ml*13ml = 1950 kg = 1.95 Tn Fuerza Longitudinal 60kg/ml = HL=60kg/ml*13ml = 780 kg = 0.78 Tn H´T= 1.95 tn/3 vigas = 0.65 Tn H´L= 0.78 tn/3 vigas = 0.26 Tn Total Fuerzas Longitudinales:

Tráfico

HL = 0.69 Tn

1.95 Tn

Total Fuerzas Transversales: 0.87m

H’L

HT= 2.46Tn b

0.39tn

0.39n

H’T

PUENTES 13 m

a

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DETERMINACIÓN DE LAS DEFORMACIONES LONGITUDINALES Deformación por Temperatura ∆ l=α t∗L∗∆ T =( 1∗10−5) ( 13 m ) ( 40 ℃ )=0.0052m=0.52cm Como son 2 neoprenos p/viga

'

∆ L=0.0026 m=0.26 cm

Cargas Actuantes en el Neopreno Peso Propio Viga

13950 kg

Peso Propio Losa

6375 kg

Peso Propio Diafragma

Peso Propio Asfalto

501.12 kg

662.40 kg

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Peso Propio Bordillo + acera + barandado

395.20 kg Total Q=

8188.72 kg

CONSIDERANDO LA CARGA VIVA: Para camión HS20-40 P=7260 kg Peso Camión W= 36 Tn Peso total W=36*2 fajas de tráfico =72 tn

Q’=0.5W = 72*0.5 = 36 tn

Q=36/3 vigas = 12 tn CARGA TOTAL ACTUANTE EN EL NEOPRENO N=QCM + QCV =8.19 tn+12 tn=20.19 tn Adoptamos N = 19 tn

Δ=0.25 cm

H L =1 tn

Diseño del Neopreno

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H T =1.20tn

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Adoptamos: a=40 cm

a=dimensión menor del neopreno paralelo al trafico

b=40 cm

b=dimensión mayor del neopreno paralelo al trafico

Yc adm=Fatiga máxima admisible en compresión del neopreno=100 kg /cm

Tensión media de Compresión Yc=

N 20190 kg kg = =12.62