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UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTÓBAL DE HUAMANGA

PUENTES Y OBRAS DE ARTE (IC-540)

DISEÑO DE SUPERESTRUCTURA DE PUENTES DE SECCION COMPUESTA DATOS DE DISEÑO DATOS GEOMÉTRICOS L = 45.00 Bc = 7.20 Nb = 3.00 Nc = 2.00 S = 3.00 bv = 1.20 hv = 15.00 hs = 15.00 pv = 10.00 e = 5.00 av = 30.00

m m

m m cm cm cm cm cm

Longitud del puente entre apoyos Ancho de la calzada Numero de vigas principales Numero de vias Separacion de vigas principales Ancho de vereda Peralte de tramo extremo de la vereda Altura de vereda sobre la calzada Pendiente horizontal de la vereda Espesor de pavimento Longitud de apoyo de la vereda

PROPIEDADES MECÁNICAS 2 f'c = 280.0 kgf/cm 2 fy = 4,200.0 kgf/cm 2 Fy = 2,530.0 kgf/cm 3 γc = 2,400.0 kgf/m 3 γs = 7,850.0 kgf/m 3 γa = 2,200.0 kgf/m 2 Es = 2,100,000.0 kgf/cm 2 Ec = 275,428.0 kgf/cm

Resistencia del concreto en la losa Esfuerzo de fluencia de acero de refuerzo Esfuerzo de fluencia de acero estructural Peso especifico del concreto Peso específico del acero estructural Peso específico del pavimento Modulo de elasticidad de acero(estructural y de refuerzo) Modulo de elasticidad del concreto

CARGAS P = SCv = Wb = Wsc = Ø =

Carga de 01 rueda en eje delantero (HL-93) Sobrecarga peatonal en vereda Peso propio de la baranda Sobre carga distribuida Modificador de resistencia para flexion para losas de concreto

3.57 0.36 0.10 0.96 0.90

tn tn/m2 tn/m tn/m

VERIFICACION DISEÑO DE LOSA DE CONCRETO (AASHTO-LRFD) 0.20

0.90

bv hv

Bc

0.30

s%

hs lv

av

s% tc bfs

pv

ts S'

S'

S'

S

S

S

hw

PREDIMENSIONAMIENTO DE VIGA METALICA

DISEÑO DE PUENTE SECCION COMPUESTA

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Peralte minimo de la viga h=L/30 1.50 m

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Asumir

h=

1.50 m

Peralte minimo de la viga compuesta hc=L/25 1.80 m Asumir

h=

1.80 m

Espesor de la losa de concreto tc=hc-h 0.300 tc=0.1+S/30 0.200 Asumir tc= 0.200 Ancho de ala o patin Asumir bfs=

=

20.00 cm

40.0 cm

Espesor de patin

bfs Es  0.38 2tfs Fy

tfs 

bfs

tfs= Asumir tfs=

1.83 cm 1.85 cm

0.76 Es / Fy

Calculo de S' y S" S'=S-bfs S"=S-bfs/2

= =

2.60 m 2.80 m

DISEÑO DE LOSA EN TRAMO INTERIOR Armadura principal perpendicular a la direccion del trafico I) CALCULO DE MOMENTOS Momento debido a camion de diseño HL-93 Mcd=(S"+0.61)(2P)/9.74 Mcd=

2.586 tn.m

Momento debido a sobrecarga distribuida Msd=0.1W(S"2)

Msd=

0.753 tn.m

El momento de la sobrecarga vehicular sera la suma de Mcd+Msd Por continuidad se aplica un factor de 0.80 para momento positivo y de 0.90 para momento negativo si es que número de vigas (Nb) es mayor o igual que tres. Mll(+)=0.80(Mcd+Msd)

Mll(+)=

2.671 tn.m

Mll(-)=0.9(Mcd+Msd)

Mll(-)=

3.005 tn.m

Momento debido a cargas permanentes Cargas Pavimento Wdw=b(e)(γa) Losa

Wdc=b(tc)(γc)

0.110 tn/m 0.480 tn/m

Para obtener los momentos positivos y negativos se considerará un coeficiente de 1/9 para momentos negativos y 1/11 para momentos positivos (recomendaciones del ACI) Mdw(+)=1/11(Wdw)S"2

0.078 tn.m

Mdw(-)=1/9(Wdw)S"2

0.096 tn.m

Mdc(+)=1/11(Wdc)S"2

0.342 tn.m

Mdc(-)=1/9(Wdc)S"2

0.418 tn.m

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Momento debido a impacto Coeficiente de Impacto CI=33%

0.330

Mim(+)=CI(Mcd)

=

0.683 tn.m

Mim(-)=CI(Mcd)

=

0.768 tn.m

Momento Ultimo Mu=1.25Mdc+1.50Mdw+1.75(Mll+Mim) Ms=Mdc+Mdw+1.3(Mll+Mim) Mu(+)= Mu(-)= Ms(+)= Ms(-)=

6.414 7.349 4.780 5.188

tn.m tn.m tn.m tn.m

RESISTENCIA I SERVICIO II

Mmax(ser)

5.188 tn.m

II) VERIFICACIÓN DE PERALTE POR SERVICIO Esfuerzo de compresion del concreto fc=0.4f'c = Esfuerzo de tension del acero=0.4fy fy=0.4fy =

2 112 kgf/cm

2 1680 kgf/cm

Modulo de elasticidad del concreto

Ec  15,000 f ' c

250,998.01 kgf/cm

Ec=

Relacion de modulo de elasticidad n=Es/Ec =

2

8.37

Relacion entre la tension del acero y del concreto γ=fs/fc = 15 Factor adimensional k=n/(n+γ)

=

0.358

j=1-k/3

=

0.881

Peralte util

d

2Ms fc.k . j.b

=

10.839 cm

Recubrimiento (r) Numero de refuerzo

= =

4.0 cm 4

d=tc-r-dr/2

=

15.37 cm

1.27 OK

III) DISEÑO DE ACERO DE REFUERZO POR ROTURA

 2Mu 0.85 f ' c bd 1  1   0 . 85 f ' c bd 2  As  fy

   

A) Refuerzo principal para momento positivo: Mu(+) Mu(+)= As(+)=

6.414 tn.m 2 11.845 cm

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Refuerzo minimo Asmin=14/fy.b.d Se selecciona el mayor

As(+)=

Ø=

s=

1/2"

Refuerzo principal

3.61 cm

2

11.845 cm

2

¡OK!

10.50 cm ρ= As=

Ø 1/2" @ 10.5 cm

0.0079 12.1 cm2

Refuerzo por reparto

r% 

110 S"

 67 %

=

65.737 % Del acero principal

Asr=%r(As)

=

2 7.787 cm

Ø=

s=

16.00 cm

1/2"

Refuerzo por reparto

Ø 1/2" @ 16 cm

B) Refuerzo principal para momento negativo: Mu(-) Mu(-)=

7.349 tn.m 2 13.732 cm

As(-)= Refuerzo minimo

5.12 cm

Asmin=14/fy.b.d Se selecciona el mayor

As(-)=

Ø=

s=

5/8"

Refuerzo principal

2

¡OK!

2 13.732 cm

14.00 cm Ø 5/8" @ 14 cm

ρ= As=

0.0135 14.14 cm2

Refuerzo por reparto

r% 

110 S"

 67 %

=

65.737 % Del acero principal

Asr=%r(As)

=

2 9.027 cm

Ø=

s=

14.00 cm

1/2"

Refuerzo por reparto

Ø 1/2" @ 14 cm

C) Refuerzo de temperatura Ae tomara el menor de los siguientes valores Ast=0.0018.b.tc = Astm=2.64cm2/m =

3/8"

Refuerzo por temp.

En ambas direcciones (AASHTO-LRFD)

2 2.64 cm

Repartiendo en ambos sentidos Ø=

2 2 cm 5.28 cm2

s=

26.50 cm Ø 3/8" @ 26.5 cm

El refuerzo por reparto se hallará adicionando el acero por temperatura al acero por reparto

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hallado anteriormente, esto para momento negativo Asrt=Asr+Ast/2 Aspt(+)=As(+)+Ast/2 Aspt(-)=As(-)+Ast/2 Ø= 5/8" Ø= 5/8" Ø= 5/8" Refuerzo Principal (+) Refuerzo Principal (-) Refuerzo de reparto

= = = s= s= s=

2

cm 2 cm 2 cm cm cm cm

11.67 14.485 16.372 16.50 13.50 12.00 Ø 5/8" @ 16.5 cm Ø 5/8" @ 13.5 cm Ø 5/8" @ 12 cm

(incluye temperatura) (incluye temperatura) (incluye temperatura)

D) Verificacion de Cuantia Cuantia balanceada

b  0.85

f ' c  6300    fy  6300  fy 

β=0.85 para f'c